I denna rapport redovisas resultaten av ett forskningsprojekt av skjuvhållfastheten i finkornig sulfidjord längs Norrlandskusten. Undersökningens syfte har varit att på basis av egna resultat och vad som i övrigt är rapporterat i litteraturen beskriva den odränerade skjuvhållfastheten i sulfidjord och att ge rekommendationer för hur den lämpligen bestäms. Eftersom rekommendationerna i många delar skiljer sig från de som ges för annan typ av finkornig jord har det också varit viktigt att klargöra vad som här menas med sulfidjord och hur denna bör klassificeras. Med sulfidjord avses i detta sammanhang sulfidjord i Norrlands kustland, dvs. vad som förr kallades svartmocka. För att räknas in i denna kategori bör jorden ha en organisk halt av minst 1%. I undersökningen har ingått sulfidjordar med lerhalter upp till 40% och organiska halter upp till ca 10%. För eventuellt förekommande sulfidjordar med högre lerhalter och/eller organiska halter bör de utvärderingsregler som gäller för lera och organisk jord användas parallellt. Sulfidfärgad jord inom samma område med organiska halter lägre än 1% bör ur rent geoteknisk synvinkel inte klassificeras som sulfidjord utan behandlas som övrig jord med motsvarande kornfördelning. De aktuella sulfidjordarna har således en sammansättning som enligt geotekniska benämningsregler i huvudsak skulle klassificera dem som organisk silt eller organisk siltig lera och i fall med organiska halter högre än 6% som siltig eller lerig gyttja. Resultaten i denna undersökning visar också att hållfasthetsegenskaperna i sulfidjord normaliserade mot jordens organiska halt och spänningshistoria i stort följer samma mönster som för övrig organisk mineraljord och mineralisk organisk jord. Vad som geotekniskt främst skiljer sulfidjorden från de flesta andra finkorniga svenska jordarna är att den gradvisa övergång med först minskande korsstorlek och sedan ökande organisk halt från silt, siltig lera, lera, organisk lera till organisk jord och som avspeglas i jordens flytgräns, inte gäller för siltig organisk jord som sulfidjord. Detta medför att de empiriska utvärderingar av olika parametrar och försöksresultat som bygger på den nämnda kopplingen till flytgränsen oftast inte kan användas i sulfidjord. Enligt resultaten i denna undersökning bör hållfasthetsvärden för sulfidjord bestämda med fallkonförsök i laboratoriet och vingförsök i fält korrigeras med en faktor av 0,65. Spridningen i resultaten var relativt stor och korrektionsfaktorns variationskoefficient var ca 16-17%. Den odränerade skjuvhållfastheten respektive förkonsolideringstrycket bör ur CPT-sondering i sulfidjord utvärderas med konfaktorerna 20 respektive 4,75. Spridningen i resultaten från CPT-sonderingarna var liten och variationskoefficienterna för konfaktorerna, (faktorerna 20 respektive 4,75), var 10 respektive 8%. I de fall den odränerade skjuvhållfastheten är avgörande och osäkerhet om erforderlig säkerhet mot brott finns, bör komplettering göras med i första hand direkta skjuvförsök. Bedömning av förkonsolideringstrycket ur resultaten av CPT-sonderingar används främst som ett hjälpmedel för att kvalitativt bedöma förkonsolideringstryckets variation mot djupet och att med hjälp därav sammanbinda de enskilda värdena från ödometerförsök. I rapporten ges ett empiriskt samband för uppskattning av den initiella skjuvmodulen. Närmare rekommendationer för hur den odränerade skjuvhållfastheten bör bestämmas ges i kapitlet "Slutsatser och rekommendationer", som bör användas tillsammans med SGI Information Nr 3 (revision 2007) "Utvärdering av odränerad skjuvhållfasthet i kohesionsjord". Kapitlet "Slutsatser och rekommendationer" omfattar också övriga försök som bör utföras för en korrekt klassificering av jorden och för att föreslagna empiriska korrelationer skall kunna utnyttjas.
During staged construction of embankments on clay foundations, the undrained shear strength s u increases due to consolidation during the construction process. The increase is usually related to the pre-consolidation pressure σ′p by way of the ratio s u/σ′p and is important when assessing the stability of an embankment. Properties controlling the increase are usually associated with various unknowns that can be difficult to predict before construction. A case involving a large embankment built on vertically drained sulfide clay is presented. Empirical knowledge and experience of similar constructions on sulfide clay were limited, therefore there were uncertainties of the soil–drain interaction and how the soil would behave under the embankment load. A trial embankment was built to gather knowledge and experience of this particular soil and the observational method was adopted. The study presents how embankment stability was predicted at design stage and controlled during construction. It highlights the importance and usefulness of obtaining measurement data from different types of measurements. Laboratory tests and a large number of in situ tests at different stages during construction were performed to assess s u/σ′p ratios in the sulfide clay. The mean s u/σ′p ratio was estimated by means of statistical analysis to 0·25 for a large stress interval.
Inhomogeneities caused by end restraint and insufficient drainage during conventional compression triaxial tests are analysed by a numerical method. A finite element model is presented to simulate the testing procedure. The soil-platen interaction is represented by contact elements which allow frictional sliding between contacting nodes. The soil mass is represented by the modified Cam clay model. Coupled hydro-mechanical analyses are carried out in order to simulate both drained and undrained tests. The distributions of stresses and strains in the specimen for different end conditions are compared with the ideal case where no end restraint exists, in order to find representative measuring positions in the sample. Different rates of axial strain are tested in order to study the inhomogeneities caused by insufficient drainage during drained tests. Simulated results show that both end restraint and insufficient drainage can cause the barrel-shape deformation of the specimen. Stress-strain and strength properties based on global measurements are not a good representation of the true material behaviour of one single soil element at constitutive level.
The main objectives if the research project have been to create an experimental basis for a more general theoretical modelling of Swedish clays and to improve the knowledge of the mechanical behaviour of natural soft clays. Another objective has been to investigate the effects of end restraint on the mechanical behaviour obtained in triaxial tests, by means of numerical simulations. Extensive experimental studies were performed by triaxial tests on a natural soft clay from the city of Norrköping. The results are discussed in detail from a quantitative and qualitative point of view and the effects of the in situ structure of the clay on the mechanical behaviour focused. Undrained and drained shear conditions are investigated. Obtained deformation modes in triaxial tests ar classified and analysed. Soil parameters for constitutive models are evaluated and discussed and requirements formulated for a constitutive model supposed to describe the behaviour of the clay.
A recently started research project concerning strength and deformation properties of Swedish fine-grained sulphide soils is presented. The scope of study is outlined. The overall purpose of the project is to find suitable testing methods in field and laboratory to determine reliably the mechanical properties of fine-grained sulphide soils. In this paper, some test results of undrained shear strength of sulphide soils, determined with different test methods at two test sites, is presented. The results confirm that there is a need for calibration of the different evaluation methods in order to obtain relevant values in fine-grained sulphide soils.
Sulphide soil is the dominating fine-grained soil type along the east coast of the northern part of Sweden. A sulphide soil typically consists of clay and silt fractions with various and smaller content of sand. Sulphide soil may contain high amounts of iron mono sulphides (FeS) and organic content up to about 10%. A fine-grained sulphide soil normally shows low strength and high compressibility. Previous research concerning strength and deformation properties of Swedish fine-grained soils has very little included sulphide soil. It has been found that field and laboratory methods used to determine properties of other fine-grained soils, are often not suitable for sulphide soil.In this paper results from field and laboratory testing of fine-grained sulphide soil are presented and discussed. In the field, field vane tests, CPT-tests, dilatometer tests, seismic CPT-tests and undisturbed sampling are conducted. In the laboratory, triaxial tests, direct shear tests, oedometer tests, CRS-oedometer tests, routine tests of basic geotechnical properties and tests to determine chemical properties are done. In the laboratory, testing is carried out in room temperature as well as for in situ soil temperature for samples handled either at normal air conditions or at air free conditions.The main purpose of the research project is to find suitable testing methods in field and laboratory to determine mechanical properties of fine-grained sulphide soils. This includes how the results should be interpreted and evaluated and how samples should be sampled, transported, stored, handled and tested. In the paper the first part of the project is reported, including comparisons between properties and parameters determined in field and in laboratory. Effects on mechanical properties of testin g in room temperature versus in situ soil temperature and effects of handling the sample at air free conditions or not, are presented.
In this paper recently finished and on-going research of strength and deformation properties of Swedish fine-grained sulphide soils is presented. In the paper, some selected test results from the finished project are presented and recommendations are given for determination and evaluation of undrained shear strength of sulphide soils. A short description of the characteristics of the particular type of sulphide soil is also given. The overall purpose of the recently started research project is to improve the possibilities to predict long term settlements of structures founded on sulphide soils.
Syftet med denna undersökning var att bestämma tekniska och miljötekniska egenskaper hos gummiklipp. Med detta som underlag har en miljögeoteknisk bedömning utförts avseende användning av materialet som lättfyllnad i vägbankar och dränering i askdeponier. Vidare identifieras typiska och dimensionerande värden på tekniska och miljötekniska parametrar. Genom laboratorieförsök har de tekniska egenskaperna kompression, densitet, permeabilitet och skjuvhållfasthet undersökts för gummiklipp med storleken 50x50 mm2. En nyutvecklad "multiapparat" med diametern 64 cm och initiella provhöjden 40-60 cm har använts för försöken. Vad avser hållfasthetsegenskaper har även gummigranulat med storleken 1-3 mm och 0-12 mm provats i en konventionell direkt skjuvapparat. Miljötekniska egenskaper har undersökts för gummiklipp med avseende på innehåll och lakbarhet av metaller, svavel och polyaromatiska kolväten (PAH). Sammantaget gäller att materialet, med avseende på undersökta egenskaper, bedöms ha goda förutsättningar att dels kunna nyttjas som ett lättfyllnadsmaterial exempelvis vid kompensationsgrundläggning eller som ett kombinerat lättfyllnads- och tjälisoleringsmaterial och dels kunna nyttjas som ett dräneringsmaterial i botten på en askdeponi.
Syftet med studien var dels att bestämma tekniska egenskaper(kornfördelning, densitet, vattenkvot, infiltrationskapacitet, permeabilitet, kapillaritet) hos ballast och bankettens överskottsmassor genom fältförsök och genom laboratorieförsök och dels att baserat på bestämningen av de tekniska egenskaperna hos ballast och bankettens överskottsmassor undersöka behovet av och nyttan med ballastrening och bankettrensning. I studien har förhållandena i fyra sektioner längs Malmbanan, två på vardera sträckan Ljuså-Gransjö och Nattavaara-Kilvo, undersökts genom fältförsök och laboratorieförsök. Av de slutsatser som dragits i studien kan följande nämnas: Det nuvarande kriteriet (dvs när andelen partiklar, d<31.5 mm, överstiger 40 viktsprocent) för när ballastrening skall utföras bör ifrågasättas. Även andra faktorer (kriterier) än andelen partiklar mindre än 31.5 mm bör tas i beaktande för att avgöra när behov av rening finns. Sådana faktorer skulle kunna vara infiltrationskapacitet, porfyllnadsgrad (volymandelen finkornigt material i porutrymmet mellan makadamstenarna), tjällyftningsbenägenhet, dynamiska egenskaper, underballastens beskaffenhet, etc. Flera eller andra siktgränser (än 31.5 mm) och krav på maximal tillåten andel skulle kunna införas. Dessa gränser skall då baseras på olika egenskaper hos ballasten som kan förändras på ett negativt sätt vid en för hög halt av finkornigt material. Baserat på de faktorer som undersökts i denna studie kan konstateras att ballastrening var nödvändig att utföra för att skapa tillräcklig tjocklek på makadamballast och för att rena den nedre delen av ballasten men troligen inte nödvändig med tanke på dräneringsförmåga och tjälfarlighet. Baserat på de faktorer som undersökts i denna studie kan konstateras att bankettrensning var nödvändig att utföra för att ta bort stora mängder onyttiga överskottsmassor, vilket bl a medför att stabiliteten för banvallen ökar, men troligen inte nödvändigt med tanke på dräneringsförmåga och tjälfarlighet.