Peat – deformations and failure mechanisms in model tests. New equipment and methodology for block sampling and model tests

Kunskapen internationellt om hur torvjordar deformeras och går till brott under vägar och järnvägar är begränsad. Vidare saknas det teoretiska materialmodeller som på ett relevant sätt beskriver inverkan av fibrer på låg- och mellanförmultnad torvs mekaniska egenskaper. Fibrer i torv skapar en armering likt den i armerad jord. För att kunna utveckla relevanta materialmodeller måste torvjordars deformations- och brottegenskaper och samband mellan spänningar och töjningar (last och deformationer) identifieras. För att bidra till kunskapen om torvs deformations- och brottegenskaper har ett forskningsprojekt innehållande modellförsök i laboratoriet genomförts vid SGI. Målet med projektet var att: • Baserat på resultat av modellförsök kunna detektera och beskriva uppkomna deformationer (rörelser) och brottmekanismer vid belastning av studerade torvtyper (lågförmultnad torv). • Skapa ett experimentellt underlag dels för en ökad förståelse för hur torvjordar kan deformeras under bankar och dels för att senare kunna användas för utveckling av materialmodeller för torvjordar (låg- och mellanförmultnad torv). I projektet har utvecklats en ny och fungerande utrustning och metodik dels för provtagning i fält av blockprover och dels för modellförsök i laboratorium på blockprover (storlek 1x0,5x0,25 m3). Modellförsök har genomförts på lågförmultnade fibriga torvprover från två lokaler och resultaten har kunnat analyseras och deformations- och brottmönstret beskrivas. Bland de slutsatser som dragits kan följande speciellt lyftas fram: En konceptuell modell som beskriver brottbeteende och brottmod och med inverkan av draghållfasthet, har tagits fram dels för odränerat beteende och dels för dränerat beteende för de undersökta fibertorverna i modellförsöken. Modellerna avviker från de traditionella modellerna för bärförmågebrott i jordmaterial. Uppträdande deformations- och brottmönster med typerna ”hängmatta”, lokalt brott (punkt), lokalt brott (zon) och stansbrott kan kopplas ihop med de olika delarna i last-deformationssambandet vid odränerad belastning. Motsvarande gäller vid dränerad belastning, där ”hängmatta” och lokala brott uppstår men inte stansbrott. Modellförsöken visar att fibrig torvs förmåga att ta dragkrafter är en del av torvens beteende vid belastning och att draghållfasthet i framtiden bör beaktas i materialmodeller och vid beräkningar av stabilitet, bärförmåga och sättningar. Modellförsöken tydliggör att deformationer och hållfasthet, idealt, inte bör särkopplas vid analys av fibrig torv utan hänger ihop och detta borde beaktas vid dimensionering för grundläggning på torv