Geoteknik och hydrologi - en överkurs
Denna överkurs i geoteknik och hydrologi har tagits fram av Per Hallgren, vägexpert på Skogsstyrelsen.
Jordmaterialens egenskaper
Jord består av jordkornen, luft och vatten. Egenskaperna hos jorden bestäms av:
- varje korns individuella egenskaper, t ex jordkornets hållfasthet
- mängden luft och vatten i hålrummen mellan kornen
- jordkornens storlek, form och fördelningen av olika kornstorlekar
Inte bara mineral
De enskilda kornens egenskaper beror på vilka mineral de består av. En del korn kan också bestå av annat än mineral, till exempel organiska ämnen, träflisor, eller delvis nedbruten torv. När vi bygger skogsbilvägar har vi svårt att påverka bergmaterialet, eftersom vi är hänvisade till det lokala materialet. Om man tar upp en materialtäkt för att förädla morän eller berg till krossat material, bör man däremot vara relativt säker på hållfasthet och slitstyrka i bergmaterialet.
Rätt fukthalt
Mängden luft och vatten beror dels på hur mycket hålrum det finns i jorden, dels på hur fuktig den är. Mängden hålrum påverkas av kornstorlekarna i jorden och av hur hårt packad den är. Speciellt finkorniga material ändrar helt egenskaper när mängden vatten ändras. En av de viktigaste egenskaperna hos en vägkonstruktion är därför att den får en utformning så att den håller rätt fukthalt. Det innebär att den varken ska vara för torr eller för blöt.
Jordkornens storlek och form beror av hur de har bildats och om de har sorterats efter bildningen. Den viktigaste bildningen av naturliga jordar har skett när inlandsisarna har nött ner berggrunden till moränjordar. Naturlig sortering av materialet sker när jord eroderar och suspenderas i vatten. Små korn håller sig flytande länge i vatten medan stora korn sjunker snabbt. Efter inlandsisen lämnade älvar, sjöar och hav jordar med olika kornstorlekar beroende på hur fort vattnet rörde sig. Därför hittar vi bankar med finsand där vattnet stått ganska stilla, och grövre sand där vattnet rört sig fortare. De mest finkorniga materialen silt och ler, hittar vi där vattnet stått stilla under längre perioder, t ex på gamla sjöbottnar.
Olika friktion
Formen på kornen beror framför allt på bearbetningen av materialet. Vid vägbyggnad eftersträvar vi kantiga korn eftersom de har högre friktion och ger jorden högre hållfasthet. Sorterat naturgrus har rundare korn med lägre friktion jämfört med osorterade moräner eller bergkross. Även så kallade svallade moräner, morän som påverkats av vågor eller annan erosion, har runda korn.
Den egenskap som vi fokuserar mest på när vi bygger skogsbilvägar är kornens storlek och fördelning på kornstorlekar. Sorterade jordar, har endast en eller några få olika kornstorlekar, medan osorterade jordar, t ex moräner, har alla kornstorlekar.