Artikelförfattare: Sven Knutsson, Karina Tommik, Tarun Bansal, Zahra Motamedi och Jan Laue, Luleå tekniska universitet
Tjäldjup, tjällyftningar och tjällossningsproblem är årligen återkommande fenomen, som inträffar när jordmaterial fryser och tinar. I Sverige är frysningen säsongsmässig, med relativt korta vintrar i söder och upp till sex månader långa i norra Sverige. Tjällossningen sker under våren och avslutas i norra Sverige först vid midsommartid och är inte sällan förknippad med att vägars bärförmåga kan påverkas negativt. Tjäldjupet ökar successivt under vintern med mer eller mindre ojämn tjällyftning som följd. Graden av tjällyftning beror av temperatur i uteluft, jordmaterial och tillgång på vatten. Just ojämnhet i tjällyftningar för vägar och järnvägar är ett problem då det påverkar såväl komfort som säkerhet. Ojämna tjällyftningar behandlas för närvarande i tre olika doktorandprojekt vid LTU och dessa beskrivs här.
Tjälforskning vid LTU
Tjäle och tjälforskning har varit ett viktigt forskningstema för geoteknikavdelningen vid LTU under många år. Det är naturligtvis tämligen självklart, att man vid ett universitet beläget nära norra polcirkeln och där geoteknik lärs ut och forskas kring intresserar sig för de fenomen och konsekvenser som uppkommer när olika typer av jordmaterial fryser och tinar. I Luleå är det vinter en stor del av året, i vart fall om man definierar vinter utifrån lufttemperatur och då blir effekterna av att jordmaterial fryser och tinar påtagliga. Detta gäller för såväl den enskilde medborgaren som företag och myndigheter. Här är naturligtvis effekterna på konstruktioner av typen vägar och järnvägar särskilt påtagliga. Under vintern skapar tjällyftningar, särskilt ojämna tjällyftningar, problem. Det är särskilt problematiskt för järnvägar, medan det för vägar kanske finns större tolerans för ojämnheter, men allt är naturligtvis beroende av vägtyp och trafik.
Under våren sker en upptining av den under vintern frusna jorden och detta kan orsaka hållfasthetsreduktion med åtföljande minskad bärförmåga. Detta är tämligen vanligt för till exempel mindre vägar.
I de nu aktuella diskussionerna rörande klimatförändringar hörs ibland farhågor för konsekvenser av tinande permafrost. Det finns inte mycket permafrost i Sverige, men det förekommer i fjällen samt i områden nordväst om Kiruna. Här kan påverkan ske på delar av väg E10, men i övrigt kommer påverkan för oss att vara kopplad till ökad global temperatur, även om den lokala påverkan kan vara påtaglig och skapa stora ojämnheter när permafrosten tinar. I vår internationella samverkan har vi under åren haft samverkan med framförallt UNIS på Svalbard där permafrost och tinande permafrost är en högst relevant och påtaglig frågeställning.
LTUs tjälforskning har under åren i olika grad adresserat samtliga nämnda frågeställningar. Idag är fokus på ojämna tjällyftningar för infrastrukturanläggningar, till exempel vägar. För tillfället finns tre aktiva doktorander som studerar olika delar av problemkomplexet. De är:
• Tarun Bansal, som studerar hur en vägs geometri påverkar ojämna tjällyftningar då man har snö i diken. Snön påverkar hur tjälfronten tränger ner i vägkropp och undergrund under vintern.
• Karina Tommik som studerar hur genomföringar av typen kulvertar, som är placerade tvärs vägen, påverkar tjäl-
djup och därmed tjällyftningar av Hur den kalla luften i kulvertar samverkar med uteluften är en avgörande fråga och den är till stor del beroende av eventuell snö i diken under vintern.
• Zahra Motamedi som studerar hur själva snön i diken längs vägen påverkar tjälningsförloppet. Detta innefattar bland annat hur snön omvandlas under vintern, från nyfallen snö till mera isliknande snö under vinterns senare delar och konsekvenserna av detta vad gäller bland annat termiska egenskaper, som i sin tur påverkar.
Samtliga projekt är finansierade av Trafikverket och här sker även ett kunskapsutbyte med de övriga nordiska länderna med likartade frågeställningar, främst Norge och Finland.
Artikelförfattare: Sven Knutsson, Karina Tommik, Tarun Bansal, Zahra Motamedi och Jan Laue, Luleå tekniska universitet
