Figur 1: Schakt i lera vilken påverkats av bland annat tid och väderlek.
Artikelförfattare: Johannes Tornborg, Torbjörn Edstam och Anders Kullingsjö, Skanska Sverige
Schaktning är ett arbete med förhöjd risk. Sedan 2011 har det enligt Arbetsmiljöverkets statistik [1] inträffat elva dödsolyckor i samband med schaktningsarbeten. Vår hypotes, är att en bidragande orsak till schaktrelaterade olyckor är att ett tidsberoende förlopp spelar in, varför yrkesarbetare kan uppleva en falsk trygghet i samband med schaktarbeten. I grova drag kan nämligen sägas att stabiliteten för en schakt är ”bäst” omedelbart efter schaktningen, därefter försämras stabiliteten med tiden. I värsta fall kan ett skred eller ras inträffa på grund av att schaktens ”bäst-före datum” har passerats. I denna artikel belyses en metodik för att generalisera säkerhetsfaktorns utveckling med tiden efter schaktning i lera.
Introduktion
Texten i inledningen till denna artikel kan skrivas i andra (mer tekniska) termer: Vid schaktning i lågpermeabel jord uppkommer portrycksförändringar, vilka gör att effektivspänningsförhållandena i samband med och omedelbart efter schaktningen i princip är oförändrade, undantaget effektivspänningsförändringar på grund av momentana portrycksförändringar orsakade av skjuvtöjningar, jämfört med förhållandena innan schaktningen påbörjades. I takt med att de stabiliserande portrycksförändringarna utjämnas, kommer stabilitetsförhållandena dock att försämras. Analys baserad på lerans odränerade skjuvhållfasthet (”odränerad analys”) avser ett extremfall där effektivspänningarna antas opåverkade av schaktningen. I takt med att portrycken och effektivspänningarna förändras, kommer dock stabilitetsförhållandena att försämras, vilket illustreras schematiskt i Figur 2.
Geotekniker bör i varje enskilt fall värdera hur lång tid, eller om överhuvudtaget, ovannämnda odränerade analys kan antas vara giltig, för att karakterisera sannolikheten för skred vid temporära schakter och konsekvenserna för personalen på plats. En inte ovanlig, och högst relevant, frågeställning är huruvida odränerad analys är tillfyllest eller när så kallad kombinerad, alternativt dränerad, analys behöver tillgripas. Frågeställningen är (likt naturmaterialet vi schaktar i) inte trivial och kan tänkas att påverkas av ett antal faktorer och randvillkor.
Syftet med denna artikel är att belysa en möjlig metodik för att generalisera säkerhetsfaktorns utveckling med tiden efter schaktning i lera. Målet är att ge läsaren en insikt angående den hastighet med vilken säkerhetsfaktorn försämras med tiden som funktion av jordens styvhet, permeabilitet och dräneringslängd. Dessutom ges en inblick i hur tillgången till fritt vatten i schaktbotten och schaktslänten påverkar denna hastighet.
Följande avgränsningar gäller för de analyser som utgör underlag för denna artikel:
• Släntlutning 1(V):2(H).
• Ingen last av arbetsfordon eller liknande förekommer bakom släntkrön.
• Ett homogent lerlager, utan förekomst av permeabla skikt och torrskorpa, med underkant (dränerande rand) belägen på 40 m djup under markytan. Permeabiliteten är konstant i hela lerlagret och lika i vertikal- och horisontalled.
• En linjär-elastisk perfekt plastisk materialmodell (Mohr-Coulomb) nyttjas för analyserna. Detta innebär en grov förenkling av lerors egenskaper och beteende. Därmed är de redovisade resultaten av mer kvalitativ än kvantitativ natur.
Ovanstående avgränsningar skall ställas i relation till artikelns enkla syfte. I avsnittet Slutsats & rekommendationer behandlas hur den i artikeln beskrivna metodiken, med hjälp av till exempel mer realistiska materialmodeller jämfört den nu nyttjade, kan ge mer praktiskt tillämpbara resultat. Tidsaspekten måste beaktas även vid schaktning inom sponter och i [3] återfinns en förenklad beräkningsmodell för
sådana fall, detta berörs dock inte i föreliggande artikel.
