Geoteknik och grundläggning Flashcards
Hur definieras jord?
Material bestående av en blandning av löst sammansatta organiska och oorganiska ämnen som samlas ovanpå fast berggrund. All lös struktur ovanför berggrunden är jord.
Beskriv vad jordtäcket innebär.
Till en stor del är jordtäcket uppbyggt av flera lager olika jordarter. Det understa lagret, närmast den fasta berggrunden brukar bestå av bottenmorän eller grovkornigt grus och sand som är avlagrade av inlandsisen. Det grovkorniga bottenlagret är i många fall täckt av ett finkornigare ler- och/eller siltlager. Dessa är bildade under glacialisens avsmältning i lugna sedimentationsmiljöer som issjö- eller ishavssediment.
Mineraljordarter/ Minerogena jordarter:
- Bildas genom sönderdelning av bergarter, t.ex. genom vittring eller inlandsis. Vanligaste mineraljordarten i Sverige är morän. Den lämpar sig bäst för skogsbruk. Är den riktigt finfördelad i form av moränlera kan man också ha jordbruk.
Organiska jordarter/ Organogena jordarter:
- Bildas genom vissnande växter och jordrester. De är näringsrika och tar upp vatten bra, dessa jordar lämpar sig därför för jordbruk. Ex på oranisk jord är torv och gyttja.
Beskriv jordens generella sammansättning. Tänk på helheten.
Jord är ett trefasmaterial bestående av korn, vatten och gas. Jord består vanligen av korn, vatten och gas eller partiklar som bildar ett kornskelett som bär de laster som påförs jorden. Mellan kornen i kornskelettet finns hålrum, porer som är fyllda med antingen vatten, gas eller en blandning av dessa. Jordarternas egenskaper beror främst på kornens storlek och förekomsten av porvatten.
Jord består av de två huvudgrupperna minerogena och organogena jordarter. Beskriv skillnaden mellan dessa.
Minerogena jordarter, mineraljord:
● Är bra att bygga på!
● Bildas genom fysikaliska processer i naturen.
● Består av nedbrytningsprodukter från berggrunden.
● Vanligtvis delas vi in de minerogena jordarterna i:
● Vittringsjordarter
● Svallsediment
● Glaciala jordarter:
↳Osorterad: Morän
↳Sorterad: Sedimentära jordarter, tex sand.
Organogena jordarter, organisk jord:
● Är dåligt att bygga på!
● Bildas genom biologisk produktion vid ofullständig nedbrytning av biologiskt material.
● Består av döda växter, djur och mikroorganismer. Tex torv och gyttja.
● Vanligtvis delas de organogena jordarterna in i:
● Sedimentära torvmarksjordarter ● Sedentära
torvmarksjordarter
Ibland benämns jord med begreppen glaciala jordarter och postglaciala jordarter. Beskriv skillnaden mellan dessa.
Glaciala jordarter:
● Tillhör minerogena jordarter/mineraljord
● Har bildats i glacial tid, dvs i samband med att inlandsisen smälte.
● Är vanligast i Sverige, tex morän och isälvsmaterial.
Postglaciala jordarter:
● Tillhör organogena jordarter/orangisk jord
● Har bildats efter det att istiden tagit slut, vid landhöjning efter isens avsmältning.
● Bland de postglaciala jordarterna urskiljer vi svallningsavlagringar, postglaciala leror, svämsediment och organiska jordarter.
Minerogena jordarter kan delas in i morän och sedimenterad jord. Beskriv var och en hur de bildats och dess sammansättning, slutligen vad är den stora skillnaden mellan morän och sedimenterad jord?
Morän är en osorterad jord, finns på ca 75% av Sveriges yta och har olika kornstorlekar.
● Har bildats genom avlagring av material från inlandsisen.
● Moränens bildningssätt innebar att materialet inte har utsatts för någon egentlig kornstorlekssortering och är därför en osorterad jordart med sten och block spridda i en finkornig grundmassa.
● Sten, blockhaltiga, sandiga moräner - i urbergsområden.
● Lermorän - i områden med bergrund av skiffrar och kalksten.
● Sandmorän och grusmorän - friktionsjordkaraktär.
● Lermorän och siltmorän - kohesionsjordkaraktär.
Sedimentbergarter:
● Bildas genom kontinenternas vittringsprodukter, från rester av organismer eller kemiska utfällingar i hav och sjöar. Kan även komma från vulkanisk aktivitet eller omfattande ansamling av organiskt material.
● Tex på sedimentbergart är sandsten, lerskiffer och kalksten.
● Sedimentär jord är en sorterad jordart.
● Gemensamt för de ovan nämnda sedimentära bergarterna är att de är lagrade och vilar på kontinental eller ocean jordskorpa.
● Används för att studera långsiktiga klimatvariationer i jordens historia och innehåller fossil.
Vad är sediment?
Sediment
kallas material som sjunker ner genom vattnet och samlas på havs- och sjöbottnar. Efter mycket lång tid kan sedimentet omvandlas till sedimentära bergarter som exempelvis kalksten som sedan kan omvandlas till marmor genom högt tryck och höga temperaturer.
Från den senaste tiden är begreppet isälvsmaterial vanligt förekommande begrepp. Beskriv vad isälvsmaterial innebär kopplat till exempel.
Isälvsmaterial: Morän som transporterats från inlandsisen av bäckar och älvar slipades och sorterades av vattnet och kallas sedan inte längre morän. Det kallas isälvsmaterial.
Mineraljord delas upp i kornstorlekar – beskriv vad detta innebär.
Storlek på kornen är betydande för jordens bärighet och egenskaper och är mycket viktigt vid val av grundläggning.
Minerogena jordarter kan klassificeras i två grupper, friktions- och kohesionsjord. Beskriv hur dessa är uppbyggda och slutligen, vad är den stora skillnaden mellan dessa?
Kohesionsjord: jordarter som huvudsakligen innehåller mycket finkornigt material kallas kohesionsjordar. Till kohesionsjordar räknas lera, gyttja, torv och silt vilka har mycket låg permeabilitet, vattengenomsläpplighet vilket leder till att dessa klassas som tjälfarlig jord. Partiklar i kohesionsjord hålls samman med elektrisk laddning, sk kohesion. Kohesion = “sammanhållningskraft mellan ett ämnes molekyler.” Varje partikel omges av ett tunt vattenskikt och det finns ingen friktion mellan dessa, utan den elektriska laddningen utgör den sammanhållande kraften.
Friktionsjord: till friktionsjord hör jordar som tex sand, sten och grus. Dessa kan läggs i stora högar och det går tack vare att friktionen mellan kornen är tillräckligt stor. I friktionsjorden ligger kornen i direkt kontakt med varandra och består i huvudsak av stora korn. Vid belastning överförs krafterna genom friktion mellan kornen. Vid för stor belastning inträffar ett ras: och friktionen mellan kornen räcker inte till för att hålla dem samman.
Siltjord = mellanting mellan kohesions- och friktionsjord.
Vad innebär begreppet friktionsvinkel? Beskriv.
Friktionsvinkeln är ett mått på jordens hållfasthet och varierar mellan olika friktionsjordar. Vid ras
ökar lutningen för en slänt i friktionsjord tills den överstiger friktionsvinkeln och då övergår partiklarna från att vila till att rulla över varandra. Inte större laster än friktionsvinkeln.
Organogena jordarter delas vanligtvis in i sedimentära och sedentära torvmarksjordarter. Beskriv den stora skillnaden mellan dessa.
Torv är en jordart – som huvudsakligen består av växtrester som av någon orsak mer eller mindre undgått nedbrytning. Finns två kategorier av denna, en sedentär bildning (stillastående material - som är kvar på den plats det en gång levt på), och ett sediment (transporterat material)
Vad är skillnaden mellan ras och skred? Kan båda uppstå i alla former av jordarter? Beskriv.
● Ras = Friktionsjord
Vid ras ökar lutningen för en slänt i friktionsjord tills den överstiger friktionsvinkeln och då övergår partiklarna från att vila till att rulla över varandra.
- Jordpartiklarna rör sig fritt i förhållande till varandra.
- Rasrisk i sand, grus, moränbranter.
● Skred = Kohesionsjord
Skred uppstår när finkornig jord glider iväg i sammanhängande stycken som hålls samman på grund av attraktionskrafterna mellan jordpartiklarna (kohesionen).
- Sammanhängande jordvolym som glider iväg.
- Skred kan uppstå i områden med lera och silt.
Beskriv vad som kan leda till att ras eller skred kan uppstå.
Ras – orsak:
● Jordras - vanligt där åar/älvar skurit sig ner i sand/siltlager.
● Bergras – branta bergslänter, uppsprucket/vittrat berg
Skred – orsak:
● Jordmassa – som kommer i rörelse främst i silt och lerjordar, men även i andra jordar med inslag av lera och silt.
● Erosion eller vittring
● Ökad belastning
● Höjd grundvattennivå/ ökad vattenmängd i mark
Vid 6° lutning i lera kan skred förekomma och marken bör undersökas
Skred delas upp i två olika principer, translationsskred och rotationsskred. Beskriv skillnaden mellan dessa principer.
● Translationsskred
- Sker främst på plana ytor parallellt med sluttningens lutning eller på konkava sluttningar.
- Dessa skred inträffar under perioder med rikligt nederbörd, då jordens luftporer fylls med vatten som försvagar de kohesiva bindningarna. En ökad belastning eller en plötslig kraftig vibration kan får kornkontakterna att brista och skredet att utlösas.
- Vid translationsskred utbildas den plana glidytan normalt så djupt som möjligt under släntytan eftersom den pådrivande jordtyngden då blir som störst och ofta då i gränszonen mellan jord och berg.
● Rotationsskred
- Sker primärt i tjocka lerjordar där det finns kortare och brantare slänter. Där utbildas vanligen då krökta glidytor. (Hugget, 2011).
- Skred som sammanhängande massa, både typerna!
- Hastigheten kan variera från några millimeter per dag till flera meter per sekund.
- Risken för detta skred ökar om belastningen på släntkrönet ökas ex genom ökad byggnation eller om mothållet nere vid slänttån minskas vid ex schaktning.
Ibland kan även ett s.k. bakåtskred inträffa. Beskriv vad detta innebär och varför det kan ske.
Bakåtskred: Sker då ett större jordskred, som oftast inleds med ett rotationsskred sker i den svagaste eller brantaste delen av en slänt. Detta gör att den ovanliggande massan förlorar sitt mothåll, vilket utlöser ett nytt rotationsskred ovanför det första skredet. Det blir alltså flera skred ovanpå varandra. Bakåtskredet avstannar när skredet kommer till flackare mark.
Inom geoteknik är glidyta ett vanligt förekommande begrepp. Vad innebär begreppet och varför kan en glidyta uppstå? Kan en uppstå i alla jordar? Beskriv.
Glidyta: yta utefter vilken rörelse sker eller tänks ske vid brott i ett material. Skred inträffar genom att brott uppstår längs en glidyta. Jordlagren ovanför glidytan påverkas av pådrivande krafter och mothållande krafter. Före skredet är dessa krafter i jämvikt, men jämvikten kan rubbas genom: ökad belastning, minskad motvikt, försämrad hållfasthet hos jorden.
Vid planering av byggande av byggnader, kan det vara viktigt att ta hänsyn till erosion. Beskriv vad erosion innebär, varför det uppstår och vilka effekter som kan uppstå.
Erosion är den nednötning och transport av berg, jord eller annat material på grund av en mekanisk eller kemisk påverkan. Erosion kan till exempel orsakas av vind, rinnande vatten, vågor, glaciärer, gravitationsrörelser, levande organismer, men även genom massrörelsernas materialtransport nedför sluttningar. Till skillnad från vittring så förutsätter begreppet erosion att det även sker en bortförsel. Jorderosion kan leda till igenslamning av vattendrag vilket skadar fisk och korallrev, att odlingsytan och näringsämnen försvinner och risk för översvämningar ökar.
Erosion är en utjämnande kraft (en exogen kraft), som “strävar” efter att jämna ut markytan.
Inom geoteknik är det vanligt att diskutera sättning. Vad innebär begreppet sättning inom geoteknik och hur kan det uppstå?
Sättning är markytans sjunkning pga underjordens kompression, vanligtvis av ökad belastning.Jord är uppbyggt av korn som bildar ett ”bärande skelett”. Mellan dessa korn finns hålrum, porer, som ofta helt eller delvis är fyllda med vatten. När marken belastas så trycks jorden ihop (deformeras) och sätter sig. Jorden är oftast vattenmättad och all sättning innebär därför en vattenutpressning. Detta sker snabbare i grov genomsläpplig jord medan det tar längre tid för ex lera.
→ Likformig sättningsutveckling - behöver inte skapa stor skada.
→ Olikformig sättningsutveckling - Ofta större skaderisk
Tex på orsaker:
● Hus byggt på lermark eller silt eller andra jordar som är dåligt packade.
● Tillbyggnad
● Grundvattenförändringar
● Uppfyllningar av olika slag
● Markvibrationen från ny trafikled eller sprängning, även fällning av träd
● Tung trafik på omgivande väg
● Kraftig dränering/översvämning
● Trädrötter kan ha växt in i eller under husgrunden
I Friktionsjordar sätter det sig något under byggnadstiden, men inte efteråt, om jorden inte utsätts för vibrationer. I friktionsjord beror sättningar på omlagring av kornen, dvs att kornen packas tätare. I kohesionsjordar uppkommer sättningar då spänningar i kornskelettet ökar och detta kan bero på bland annat att belastningen på marken ökar, porvattentrycket sjunker medan belastningen är oförändrad (ex grundvattensänkning – då blir jorden tyngre ju mer vattenytan sänks eftersom vattnets lyftkraft minskas i och med sänkningen). Sättningarna motsvarar därför i huvudsak volymen av utpressat porvatten.
Två metoder att åtgärda en sättning:
● Markstabilisering mha geopolymer ← Ett material!
● Påla befintligt hus
Undvika framtida problem med sättningar vid nyproduktion → Undvika tjälskador.
För att undvika tjälskador bör man ha en fullgod dräneringslösning och även
● anlägga betongplattan på rätt grundläggningsdjup
● använda tjälisolering
● gör noggrann geoteknisk undersökning
Beskriv vilka skador sättning kan resultera i för en byggnad.
En likformig sättning - under t.ex. en byggnad behöver inte leda till några skador på själv byggnaden, men kan påverka anslutningar av vatten- och avlopp.
En olikformig sättning - under byggnaden kan det bli skador på byggnadsstommen, men även sprickor i fasad av tegel, eller snedställda dörrkarmar och lutande golv.
På berg kan inga sättningar uppstå, men byggnader som står på hälften berg och hälften lera/jord kan få problem och byggnaden kan spricka. För att motverka detta kan man använda en dilatationsfog (rörelsefog) som medger att huskropparna rör sig på olika vis.
En byggnad som står på lera med varierande djup kan få ojämna sättningar som kan orsaka sprickor i byggnaden eller att den börjar luta.
Träd planterade på lermark för nära byggnader kan påverka sättningsförloppet.
Grundvatten har en betydande roll i konstruktionsarbetet med grundläggningen. Beskriv hur grundvatten bildas.
Grundvatten kallas det vatten som utgör den underjordiska delen av vattnets kretslopp i naturen. Det bildas genom att nederbörd mycket sakta tränger ner genom marken (infiltration) och sjunker neråt (perkolation). Nederbörd når marken, det avdunstar och blir avrinning när marken inte orkar filtrera.
Grundvatten har många olika viktiga faktorer. I denna uppgift ska du ge exempel på orsaker till att grundvattennivån kan sänkas och vilka effekter det kan få för en byggnad.
Orsaker till sänkning av grundvattennivån kan vara att:
· Hårdgjorda ytor, tex asfalt – gör att vattnet inte rinner igenom och därför rinner vidare till dagvattenledningar. · Dagvattenledningar – fångar upp vattnet.
· Tunnlar – medför också att vattnet inte rinner ner.
Detta bidrar till effekter som: · Sättningar · Träpålar börjar en rötningsprocess · Föroreningar kan spridas · Minskat energiuttag i energibrunnar (bergvärme)
Hur mycket vatten ett jordlager kan innehålla beror främst på två faktorer: kapillaritet och permeabilitet. Beskriv dessa begrepp och vad som skiljer dem åt.
● Permeabilitet: Jordartens vattengenomsläpplighet. Ju större permeabilitet desto större förekomster av flödeskanaler. - Vatten ovanifrån:
- Grovkorning jord - Sand och grus - Hög permeabilitet
- Finkorning jord - Silt och lera - Låg permeabilitet
● Kapillaritet/ kapillär stighöjd: Jordartens förmåga att suga upp vatten från grundvattennivån. Ju mindre porer, desto hårdare binds vattnet i marken. (Grovkornig jord har hög permeabilitet och låg kapillaritet). - Vatten underifrån
- Grovkorning jord - Sand och grus - Låg kapillaritet
- Finkorning jord - Silt och lera - Hög kapillaritet
↳ Båda dessa har betydelse vid val av dräneringsmaterial och i bedömning av tjälfarlighet.
Inom geoteknik är det viktigt att ha kunskap om: tjälnedträngning, tjällyftning och tjällossning. Beskriv vad dessa begrepp innebär.
Tjälnedträngning: tjälfritt djup, där det är så varmt att det inte kan frysa. Är en direkt följd av temperaturförhållandena på markytan och av värmeflödet från jordens inre ut mot markytan.
Tjällyftning: vatten i marken fryser, växer och då kan marken lyfta. När markytans temperatur under vintern sjunker till under noll, fryser vattnet i jorden till is. Då uppstår ett undertryck i porvattnet som gör att vatten sugs upp från underliggande ofrusna jordlager. Det uppsugna vattnet fryser då också till is, sedan blir det undertryck, nytt vatten sugs upp, ny is fryser till osv. På detta vis bildas islinser som leder till volymökning, som in sin tur ger upphov till en höjning av markytan = tjällyftning.
Tjällossning: innebär att isen i den isanrikade jorden tinar och bildar vatten. När vattnet smälter blir det sprickor. Upptining sker från markytan och neråt. Detta kan leda till ett vattenöverskott, som medför att porvattentrycket ökar och att hållfastheten minskar. Detta kan i sin tur påverka bärigheten. Avgörandet för tjällossning är relationen mellan upptiningshastigheten och jordens förmåga att dränera bort det frigjorda vattnet.
