Triaxialförsök som utförs på SGI:s Geotekniklaboratorium. Foto: Maria Hedberg/SGI

Triaxialförsök som utförs vid vårt Geotekniklaboratorium.

Jords tekniska egenskaper

De tekniska egenskaperna hos jord har stor betydelse inom geotekniken och miljögeotekniken. En del egenskaper kan man bedöma med blotta ögat, antingen ute i naturen eller inne i laboratoriet, men de flesta kräver att man använder specialutrustning. Här kan du läsa om några av de egenskaper som ett geotekniskt laboratorium brukar bestämma.

För alla undersökningar gäller att jordproven som undersöks måste vara framtagna på ett särskilt sätt för att vara representativa för det aktuella jordmaterialet.

Kornstorleksfördelning

En egenskap som bestäms ofta och som ger indirekt information om flera andra egenskaper är kornstorleksfördelningen. Den har betydelse för hur lätt det är att packa ett jordmaterial till ett stabilt lager, hur tjälfarligt det är och om det är lämpligt som dräneringsmaterial. Det är t.ex. lättare att packa ett material stabilt om kornen är olika stora för då passar de små kornen in i hålrummen mellan de stora kornen. I dräneringen däremot vill man ha hålrum mellan kornen och då passar det bättre om alla kornen är lika stora.

Av tradition används kornstorleksfördelningen som grund för både geologisk och geoteknisk klassificering av jordar. Kornstorleken används också för att namnge olika bergmaterialprodukter, t.ex. 0-2 eller 0-18. I det sistnämnda fallet visar siffrorna vilken diameter de minsta och största kornen i materialet har, mätt i mm.

Egenskapen bestäms med hjälp av siktning i en serie siktar av trådnät med kvadratiska hål där den fria maskvidden hos trådnätet antas motsvara kornstorleken. Man använder en siktserie som är anpassad till fraktionsgränserna vid jordartsklassificering, d.v.s. siktar med fri maskvidd 0,063; 0,2; 0,63; 2,0; 6,3; 20 och 63 mm samt lämpliga siktar med maskvidder däremellan.

Permeabilitet

Permeabiliteten anger hur genomträngligt ett material är för vatten. Egenskapen har betydelse  när man ska välja dräneringsmetod liksom när man bedömer tjälfarlighet och lakningshastighet. Grus har hög permeabilitet och vatten dräneras fort igenom ett gruslager utan att bli stående. I jordar med låg permeabilitet tar dräneringen lång tid och det kan behövas extra ansträngningar, såsom tillfällig extrabelastning ovanpå jorden eller till och med undertryck (sug), för att få bort vattnet.

Permeabiliteten definieras som kvoten mellan transporthastigheten och den hydrauliska gradienten (k). När permeabiliteten är större än 0,1 mm per sekund betecknas materialet som självdränerande, medan material med lägre värden än 0,001 mikrometer per sekund anses som täta.

En jords permeabilitet påverkas av materialets kornstorleksfördelning, mineralsammansättning, kornform och textur, porvolym och vattenmättnadsgrad. Även vattnets egenskaper såsom temperatur och viskositet samt strömningstyp spelar roll. Den cementerande egenskapen som finns hos vissa material, t.ex. en del alternativa anläggningsmaterial, har betydelse för permeabiliteten på längre sikt. 

Kapillaritet och kapillär stighöjd

Det är viktigt att känna till den kapillära stighöjden i samband med tjälfrågor, bestämning av dräneringsdjup, dimensionering av kapillärbrytande skikt och bedömning av por- och jordtryck.

Kapillaritet är en vätskas förmåga att, till följd av ytspänning, stiga eller hållas kvar i ett rör eller ett poröst material, t.ex. ett jordmaterial. En jords maximala kapillära stighöjd är den höjd till vilken vattnet så småningom stiger i en jordpelare som med sin nederända står i vatten.

De normalt tjällyftande jordarnas kapillaritet ligger mellan 2 och 10 meter. Det är jordar med kornstorlek runt 0,006-0,06 mm. Som jämförelse kan nämnas att maximal kapillaritet för grus är 0-5 cm. Det är därför grus kan användas som kapillärbrytande skikt dvs. ett skikt som bryter eller hejdar den kapillära stigningen. Den tid det tar att nå den maximala kapillära stighöjden varierar mycket mellan olika jordar beroende på deras permeabilitet. I lera kan det ta många månader, i silt några månader och i grus ingen tid alls. Detta har betydelse för jordens tjälfarlighet.

Tjälskjutningsprocessen hänger ihop med jords kapillära vattenuppsugningsförmåga och uppsugningshastighet. De tjälfarligaste jordarna utmärks av att de är tillräckligt finkorniga för kapillär vattenuppsugning, men samtidigt tillräckligt genomträngliga för snabb vattentillförsel underifrån. Siltrika jordar har därmed störst förutsättningar för stora tjällyftningar. Jordlagerföljden, hur väl packad jorden är och vattentillgången har också stor betydelse.

År 1935 definierade tjälforskaren Gunnar Beskow gränsen mellan icke tjällyftande och möjligt tjällyftande jordar till 1 m kapillaritet.

 

Senast uppdaterad/granskad: 2019-04-05
Hjälpte informationen dig? Ja Nej