Sustainability Issue #5-6 december 2007

Det är angeläget att alla gemensamt verkar för en utveckling som minimerar framtida klimatförändringar. Samtidigt är det viktigt att bemöta förändringar genom att i görligaste mån ta hänsyn till de effekter och konsekvenser som det förändrade klimatet kan ge upphov till. I samhällsplanering skulle detta innebära att infrastruktur och byggnader anpassas så att de klarar de klimatförhållanden som kan förväntas på mycket lång sikt. För att möjliggöra detta finns behov av ny kunskap om grundläggande samband mellan klimatförändringar och markförhållanden samt om hur denna anpassning kan göras på ett tekniskt och ekonomiskt optimalt sätt.

Häftiga regn ökar risken för överfyllda bäckar och trummor under vägar, vilket i sin tur kan medföra att vattnet söker sig nya vägar och medför oönskad erosion. Här har en hel väg eroderats bort på mindre än några timmar.
Foto: Vägverket

Mer nederbörd

Att det globala klimatet håller på att förändras i snabb takt är de flesta tämligen överens om. Hur det förändras har bland annat studerats i olika klimatmodeller och mycket tyder på att det för Sveriges del innebär allt större nederbördsmängder, i form av fler nederbördsdagar och kraftigare regn. Bland annat bedöms nederbörden öka med upp till 30 % inom stora delar av landet och under vissa årstider kommer denna i form av allt intensivare regn (SMHI 2005).

Många hus ligger på krönet av slänter och det finns i många fall anledning att kontrollera och i vissa fall åtgärda stabiliteten för intilliggande slänt.
Foto: V Svahn

Hållfastheten i jorden som belastas av byggnader och infrastruktur spelar en stor roll för byggnadernas och infrastrukturens livslängd. Jord består av fasta partiklar, vatten och gas, och dess tekniska egenskaper är starkt beroende av det inbördes förhållandet mellan beståndsdelarna.

Hållfastheten minskar

Partiklarna bildar tillsammans ett kornskelett som primärt bär de laster som påförs jorden. I vilken grad strukturen utsätts för påfrestningar avgörs bland annat av hur mycket vatten, som finns i porerna kring kornskelettet. Då vattentrycket i porerna ökar, exempelvis genom ökande grundvattennivåer, minskar samtidigt spänningen som bärs av kornskelettet genom ett lägre kontakttryck mellan partiklarna. Därmed påverkas jordens egenskaper och ett ökande portryck medför samtidigt att hållfastheten minskar. Jordens hållfasthet påverkas alltså i hög grad av nederbörden som tillför marken vatten och leder till ökande tryck i porvattnet.

Skred sker årligen längs en rad åar och älvar. Landskapet förändras successivt och
det är genom denna process som stora delar av vårt landskap har formats.
Foto: Karin Lundström

Erosion längs vattendrag ökar

Ökad nederbörd leder inte bara till ökande porvattentryck i jorden utan ökar även den mängd vatten som transporteras i våra vattendrag. Därmed kommer sannolikt erosionen i och längs våra floder och andra mindre vattendrag att öka ganska påtagligt. Längs dessa vattendrag finns i många fall höga slänter som med tiden får försämrad stabilitet i och med att släntens nedre delar eroderas och spolas bort med vattnet. Ökad nederbörd kan alltså även på detta sätt påverka slänters stabilitet negativt.

På kartan över Sverige framgår var i landet många skred skett i relativt
modern tid. Det är till allra största delen i anslutning till vattendrag som
skreden inträffar.
Källa: SGI

 För att förstå och förbereda sig för framtida problem med allt lägre säkerhetsnivåer hos många naturliga slänter är det viktigt att studera på vilket sätt och i vilken omfattning stabiliteten försämras för en slänt som en följd av klimatförändringens konsekvenser.

Det är vidare viktigt att ha god kunskap om vilken typ av åtgärd som är mest lämplig för att kunna föreslå hur eventuella nödvändiga förstärkningsåtgärder för befintliga konstruktioner, såsom vägar och järnvägar, bör analyseras och åtgärdas.

Inom klassisk geoteknik beräknas en slänts stabilitet med så kallad glidyteanalys. Pådrivande och mothållande yttre krafter identifieras och dessa tillsammans med släntens geometri och materialegenskaper avgör om slänten kan betraktas som tillfredsställande stabil eller inte. Säkerhetsfaktorn, som är det vanliga måttet på en slänts stabilitet, är kvoten mellan medelvärdet på skjuvhållfastheten längs en tänkt glidyta och motsvarande mobiliserad skjuvspänning.

Nackdelen med denna typ av analys är att den inte tar hänsyn till att skjuvspänningen och skjuvhållfastheten i jorden är töjningsberoende och därför inte konstant utmed hela glidytan. Metoden förutsätter att alla delar av glidytan har samma mobiliseringsgrad, d.v.s. kvoten mellan hållfasthet och mobiliserad spänning är densamma, vilket i många fall är en tämligen grov förenkling av verkligheten.

En betydligt bättre bild av spänningar och hållfasthet och hur dessa troligen successivt mobiliseras kan man få med numerisk analys gjord exempelvis med FEM, Finit Element Metod. Denna typ av analys har på senare tid utvecklats till att också kunna hantera tämligen komplicerade jordmekaniska problemställningar.

De materiella skadorna vid skredet i Småröd blev omfattande, men som tur var blev personskadorna, beaktande skredets omfattning, tämligen begränsade.
Foto: Geoteknik Chalmers

I Formasprojektet "Inverkan av klimatförändring på slänters stabilitet och val av förstärkningsåtgärder" analyseras effekter av olika förstärkningsmetoder. Genom att göra beräkningar och simulera hur den aktuella slänten har bildats och hur spänningarna i slänten successivt har mobiliserats skapas förutsättningar för att avgöra i vilken omfattning en tänkt förstärkningsåtgärd i realiteten åtgärdar svagheterna i slänten, framförallt i vilken omfattning avlastning sker för de mest ansträngda partierna av en slänt.

Målet är således att man ska kunna bedöma olika åtgärders effektivitet och lämplighet beroende på jordart, typ av slänt samt vilka materialmodeller som bör användas. På så vis skapas förutsättningar för att genomföra en ekonomiskt sund dimensionering av nödvändiga förstärkningsåtgärder för slänter i anslutning till nybyggda vägar och järnvägar. Även förstärkningsåtgärder som krävs för befintliga anläggningar kommer därmed att kunna göras effektiva och åstadkomma avsedd minskning av brottsannolikheten till minsta möjliga kostnad.

• Tell a friend
• Like
• Push Delicious Digg

Back issues

Conferences