Laboratorieutrustning för tjällyftningsstudier. Del 2 : Frysförsök avseende repeterbarhet och reproducerbarhet (Laboratory equipment for frost heaving studies. Part 2: Freezing tests regarding repeatability and reliabibity)

flå _{ad k} 4+ % _{/ E} 2 N Sf) ; , "Me y % %. * 2 * är Sitä IV,f Hi 3 vrty -sv at_l KS P% M % i i i Jå# % i aboratorieutrustningförtjälly Del 2. F: ochreproducerbarhet tningsstu

dler

ysförsök

avseenderepeterbazrhet

av Lars Stenberg

ir 412 ° 1984 Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - 581 01 Linköping

iSN 0347-6049 Swedish Road and Traffic Research Institute - 5-581 01 Linköping - Sweden

Laboratorieutrustning för tjällyftningsstudier

Del 2. Frysförsök avseende repeterbarhet

och reproducerbarhet

Under sista decenniet har forskningsarbetet huvudsakligen inriktats på

klassificering av j0rdarters tjällyftande egenskaper.

I samarbete med Vägverket har under flera års tid mycket arbete

nedlagts på utvecklingen av en lätthanterlig apparatur för

tjällyftnings-studier. Detta arbete har nu gått in i sitt slutskede och redovisas i tre delmeddelanden, varav del II nu publiceras. '

Linköping i augusti 1984.

Lars Stenberg

REFERAT ABSTRACT SAMMANFATTNING

1.

INLEDNING

1.1 Tillämpningsomrâden 2. BESKRIVNING AV APPARATUREN

2.1 Kalibrering av erhållen kyleffekt

3. OM PROVNINGSMETODER 3.1 Bestämning av ncggrannhet 3.2 Bestämning av repeterbarhet _ 3.3 Bestämning av reproducerbarhet 4. PROVBEREDNING 4.1 Tidigare frystester

4.2 Frysning utan tillgång till fritt vatten

4.3 Frystest av förbelastade och ej förbelastade jordartsprover

5. REPETERBARHET MED OLIKA UTRUSTNINGAR

9*

JORDARTSPROVETS REPRESENTERBARHET APPARATURENS REPRODUCERBARHET Orienterande försök Feikällor

.\'

.\'

.\'

N o _

-TJALLYFTNING OCH JORDARTSTYP

Tjäiiyftning och kornkurva

Tjäliyftning och övriga parametrar

0 0 0 0 0 0 N I _ -9. SLUTSATS Bilaga 1: Tabeilsammanställning Bilaga 2: Kornkurvor VTI MEDDELANDE 412 II III W N 1 -O \ O \ U I \ J | \ I \ I O \ 10 20 24 24 26 34 34 35

tryckkänslighet.

tjällyftning mm

HO provets höjd, före frysning mm

Hf provets höjd, efter frysning mm

h

tjäilyftningshastighet

mm/s

K köldmängd 0C-d

P

tryck

(g/cmz), Pa

S standardavvikelse Sr mättnadsgrad 96 SK medeltalets standardavvikelse 'I' temperatur 0C

Tf temperatur, vid frysningens början OC

t tid 5

'tf tid under vilken frysning pågår s

th tid under vilken tjällyftning pågår s

wo vattenkvot vikt-96

Yd torr densitet

Följande samband har använts:

_ Zxn medeltalet X = n korrektionen V1 = ?2 " X1 sz standardavv. S = H 8 medeltalets standardavv. SX = T:-yn VTI MEDDELANDE 412

(g/cm3, t/m3)

Statens väg-.och trafikinstitut (VTI)

581 01 LINKÖPING

REFERAT

Frystester har utförts med en vid VTI framtagen och utvecklad apparatur för bestämning av jordarters tjällyftande egenskaper.

Studier har dels utförts med avseende på provberedningsmetodik och inverkan av lagringstider på tjällyftningsförlOppet, dels apparaturens repeterbarhet, meddelst upprepade frys-tö cykler med samma prov och reproducerbarhet, frys-tö cykler utförda på ett och samma prov, men

med olika utrustningar.

Ett stort antal resultat från olika frystest redovisas.

LABORATORY EQUIPMENT FOR FROST HEAVING STUDIES Part 2. Freezing tests regarding repeatability and reliability. By Lars Stenberg

Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI) 3-581 01 LINKÖPING

Sweden

ABSTRACT

An apparatus for the determination of the frost susceptibility of soils has been tested regarding sample preparation technique, repeatability of freezing tests and reliability.

Sample preparation: Freezing tests were performed considering the

effects of a) packing method used b) preconsolidation or not and C)

storing time, on the freezing behaviour of the soils tested.

Repeatability was studied for different soils by repeated freeze-thaw cycles with one sample.

Reliability was studied by freezing the same soil with different

equip-ments and in different laboratories.

A great number of freezing tests are reported.

LABORATORIEUTRUSTNING FÖR TJÄLLYFTNINGSSTUDIER

Del 2. Frysförsök avseende repeterbarhet och reproducerbarhet.

Av Lars Stenberg

Statens väg- och trafikinstitut (VTI)

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

VTI harpå uppdrag av Vägverket framtagit och utvecklat en apparatur

för bestämning av jordarters tjällyftande egenskaper. Samtidigt härmed har även en till apparaturen anpassad provberednings- och utvärderings-metodik framtagits.

Provberedningen har testats med avseende på packningsförfarande och

eventuellförbelastning av proverna med avseende på belastningstryck

under själva frystestet. Försöken har härvid visat att packning med lätt

handstamp ger det mest tillförlitliga frysförloppet vid upprepade frys-tö

cykler. Förbelastning har visat sig överflödig i några fall, men i andra fall har standardavvikelsen reducerats vid förbelastning. Generellt sett är förbelastning därför att föredraga. Någon inverkan på tjällyftnings-processen av den tid, under vilken förbelastningen varat, har för under-sökta jordprover ej kunnat konstateras. Lämplig kortaste tidslängd för

förbelastning synes vara ca 1 dygn eller över natten.

Provningsmetoden har prövats med avseende på repeterbarhet och repro-ducerbarhet. Repeterbarheten har studerats genom upprepade frysningar av samma jordprov vid såväl olika belastningstryck som fryshastigheter. Repeterbarheten har i flertalet fall och speciellt för senare konstruerade utrustningar varit fullt acceptabel. Osäkerheten vid utvärderingen av

tjällyftningsbenägenheten , för de fall standardavvikelsen varit stor, har

kunnat reduceras genom att öka belastningstrycket vid kompletterande

frysningar.

Reproducerbarheten har studerats genom frysning av samma jordart

meddelst olika utrustningar och på olika laboratorier. Utfallet har inte

motsvarat förväntningarna men fallit inom en felmarginal, som dock

medger en avsevärt bättre bedömningsgrund än vad som annars finns

tillgänglig.

En felkälla som uppdagats var säsongsmässiga temperaturvariationer i

kylvattnet. Kylvattnet skall kyla Peltier-elementens varma sida. Om

tillräcklig kylning ej uppnås, reduceras både kyleffekt och frystempera-tur. Genom övergång till kraftfullare kylelement har denna felkälla kunnat reduceras. Den främsta orsaken torde dock ligga i det kalibre-ringsförfarande som tillämpats vid bestämning av erhållen kyleffekt vid olika frysinställningar. Övergång till direkt mätning och styrning av värmeflödet, istället för indirekt genom att ställa in en temperaturdiffe-rens över plexiglasskivan, har kunnat eliminera hela

kalibreringsförfaran-det. Det är alltså möjligt att istället ställa in ett bestämt belopp för värmeflödet genom provets bottenyta.

Det har tack vare den stora mängden utförda frystest kunnat

konstate-ras, att många jordarters tjällyftande förmåga också är relaterad till

fryshastigheten. Det har även konstasterats, att denna relation är individuell för varje jordart.

En jämförande studie utfördes med sex olika moränprover. Enligt korn-kurvan bedömdes samtliga som måttligt tjällyftande. Frystest gav vid

handen, att två av dessa moräner hade kunnat klassas som ej

tjällyftan-de. Deras andel (.Z')<0.O7l.L mm uppgick till 32 respektive 40 vikt-96.

Direkta frystest av jordarter synes idag vara den säkraste metoden för bedömning av jordarters tjällyftande egenskaper.

Har man därtill behov av att kunna kvantifiera tjällyftningsbeloppen,

finns överhuvud ingen annan metod.

bestämning av jordarters tjällyftande egenskaper.

Orsaken härtill är den bristfälliga klassificering man har idag, där

tjällyftningsegenskaperna relateras till kornkurvan.

Målsättningen var i första hand att ta fram en apparatur för direkta

frystest av jordarter. Denna skulle kunna stå :i ett vanligt laboratorium, frystiden skulle vara kort och utrustningen'skulle vara lätt att handha.

Man ville m a 0 kunna utföra frystest helst från en dag till nästa utan att använda skrymmande kylskåp eller att behöva arbeta i specialutrymmen

med temperaturer strax över OOC. Vidare skulle provvolymen vara stor nog att kunna omfatta partiklar ø<20 mm och packning enligt Proctor

skulle kunna tillämpas. Vid denna tidpunkt utfördes frystest vanligtvis i kylskåp och på små provvolymer (øz50 mm, H=50 mm) med

partikelstor-lek ø<2 mm.

Allt eftersom utvecklingsarbetet fortskred, ökade också kraven på

användbarhet. Det ursprungliga önskemålet att säkrare kunna klassa

jordarterna i 3 så kallade "tjälfarlighetsgrupper" är idag helt passé.

Med dagens apparatur bestäms två tjällyftningsparametrar; den ena

uttrycker tryckkänsligheten och den andra inverkan av pålagd fryseffekt.

Med hjälp av ett under året framtaget dataprogram kan sedan tjällyft-ningsbelOppen beräknas genom användande av de ur frysförsöken fram-tagna tjällyftningsbestämmande jordartsparametrarna. preliminära stu-dier antyder ett fel understigande th%, men framtida tillämpningar på

olika konstruktioner torde erfordras.

Frystest med dagens utrustning erbjuder dock betydligt säkrare bedöm-ningsgrunder, vad jordartens tjällyftningsbenägenhet beträffar, än vad

som tidigare stått till buds.

utföra beräkningar rörande effekten av olika överbyggnadskonstruktioner på tjällyftningsförloppet.

Ett annat område är det omvända förhållandet. Att ur beräknat tjällyft-ningsbelopp räkna fram urtjälningsförloppet i olika konstruktioner och

därur förändringar i vägens bärighet under tjällosningen. Detta är

emellertid ännu ej prövat men är ett möjligt tillämpningsområde.

Ett tredje exempel är effekten av olika isoleringsalternativ på tjällyft-ningen. Detta är i stort sett redan utfört på empirisk väg. Vad man idag

diskuterarär emellertid, vad en suboptimerad isolering kan leda till för konsekvenser. Detta tillämpningsområde är också betydelsefullt i

ekono-mikst hänseende.

En säkrare bedömning av underliggande jordarters

tjällyftningsegenska-per kan betyda stora besparingar vid såväl konstruktion som vid even-tuellt senare uppkommande reparationsåtgärder.

2. BESKRIVNING AV APPARATUREN

Den kompletta utrustningen visas i figur 1.

Fryscylindern, Cbi = 110, H = 200 mm, i vilken provmaterialet förberetts,

har i botten en porös platta. Denna står på ett kylblock innehållande

nerifrån räknat, en vattenkylare för kylning av ovanliggande

Peltier-kylelement, en aluminiumplatta med termometer, en plexiglasskiva, och ytterligare en Al-platta med termometer. Peltier-elementen får ström från ett nätaggregat. Strömstyrkan regleras av en styrenhet. Styrenheten

kan ställas in för frysning med antingen konstant temperatur under

provet eller konstant kyleffekt, vilken åstadkommes av att temperatur-differensen över plexiglasskivan hålls konstant.

Provmaterialet belastas genom att vikter läggs på den stämpel som vilar

med en arm, genom vilken stämpeln kan löpa vertikalt, då den följer det tjällyftande provets överyta.

Tjällyftningen registreras av en skrivare via en linjär lägesgivare, som vilar på _stämpeln överdel eller pålagda vikter. Skrivaren registrerar även

temperaturdifferensen över plexiglasskivan, samt temperatur på provets över- och undersida.

2.1 Kalibrering av erhållen kyleffekt

För att få en uppfattning om den ,erhållna kyleffekten utfördes en kalibrering. Fryscylindern fylldes med 1 kg avjoniserat vatten och isole-rades som vid frystester. Med en termometer avlästes temperaturen på halva vattennivån. Under kylningen omrördes vattnet av en omrörare. Erhållen kyleffekt beräknades sedan ur vattenmassans temperatursänk-ning per tidsenhet vid olika inställtemperatursänk-ningar av temperaturdifferensen över plexiglasskivan.

V T I M E D D E L A N D E 4 1 2 I... L.

RÖRELSEMÄTARE

W

STATIV

(

ET

I I I L VATTEN

/

I

I

I

y

PROV

ä ä

_{' kTEMP T1}

u

_{TJVÄRMEFLÖDESGIVARE}

--- PELTIER-ELEMENT

U

U

STYRENHET

00000

0000

0

00

;

ä

3 #

O

Il 1

STRÖMFÖRSÖRJNINGSENHET

KYLVATTEN

kriterier. När det gäller själva mätningsförfarandet:

a) REPETERBARHETEN - (PRECISION). Repeterbarheten är god, om

spridningen för en serie mätvärden är liten. Alt. Precisionen är hög, om

osäkerheten hos ett mätvärde är liten. Prövas genom upprepade

mät-ningar, varvid standardavvikelsen beräknas.

b) NOGGRANNHET - är hög, om mätinstrumentet ger sanna värden, här

lyfthastigheten.

och för provningsförfarandet:

c) RELIABILITET - (REPRODUCERBARHET). Reliabiliteten är hög, om

mätapparaten endast påverkas av variationer i den egenskap man mäter. Reliabiliteten prövas empiriskt genom att metoden användes på samma

prov av olika laboratorier eller med olika utrustningar.

I fortsättningen kommer REPRODUCERBARHET att användas. Orsaken härtill är att det i gängse språkbruk tycks mig vanligare förekommande i

den ovan nämnda betydelsen.

d) VALIDITET - avser metodens förmåga att upplysa om det man vill

veta. Validiteten är hög, om den egenskap som genom provningen kvantifieras ger den önskade upplysningen.

3.1 Bestämning av noggrannhet

Styrenhetens noggrannhet är mer än tillräcklig. Den parameter som mäts är tjällyftningen. Denna registreras på en skrivare meddelst en linjär

lägesgivare. Lägesgivaren har kalibrerats och kontrollerats med passbitar vid ett flertal tillfällen utan att några avvikelser från den ursprungliga kalibreringen kunnat iakttagas. Instrumentens noggrannhet anses härmed

inte kunna ifrågasättas.

ren. Vid konstant kyleffekt är lyfthastigheten i det närmaste konstant, dvs lyftkurvan blir linjär. Lyfthastigheten beräknas manuellt ur

lyftkur-vans linjära del. Repeterbarheten påverkas således av såväl den manuella bedömningen av lyftkurvans linearitet, som' eventuella förändringar i

provets tjällyftande egenskaper till följd av de upprepade frys-tö cykler-na.

3.3 Bestämning av reproducerbarheten

En analys av jordarters tjällyftningsbenägenhet tillgår så, att

lyfthastig-heten vidwolika belastningstryck bestäms vid en och samma fryseffekt. Avsätter man sedan logaritmen för lyfthastigheten mot

belastnings-trycket, kommer punkterna att orientera sig efter en rät linje. Linjens

lutning, b, bestäms av sambandet

b = Aln h / AP

där h = lyfthastigheten

P = belastningstrycket

Tjällyftningsprocessens tryckkänslighet, bestämd av b-värdet, är olika för olika jordarter. Jordartsparametern "b" bestämmer alltså jordarterns tjällyftningsbenägenhet vid olika lastpåkänningar.

Under förutsättning att frystest av en och samma jordart, vid olika laboratorier och med olika utrustningar, utförts med samma fryseffekt

skall b-värdet bli detsamma. '

I det följande kommer att redovisas undersökningsresultat avseende

repeterbarhet och reproducerbarhet. Utvärdering av metodens validitet

pågår och kommer att behandlas senare.

4. PROVBEREDNING

Fryscylindern med porös bottenplatta placeras i ett vattenbad. Torrt

natten eller längre under en last, ca 5 kg.

Fryscylindern med det kapillärt mättade provet flyttas sedan över på

kylblocket och belastas med stämpel och vikter. Härefter fylls cylinderns

tomma volym med vatten. Önskad kyleffekt ställs in på styrenheten och

frysningen startas. Efter avslutad frysning tas fryscylindern loss och placeras på nät i en skål. Under upptiningen dräneras överskottsvattnet ned genom den porösa plattan. Tinat och dränerat prov ställs så åter i sitt vattenbad under last i väntan på förnyad frysning.

4.1 . Tidigare frystester

Tidigare frystester, (Stenberg, 1981) utförda på prov utan tillgång till

fritt vatten och enligt den därvid framtagna beredningstekniken, visade bla att prov som fått stå kapillärt mättade och under ett mindre belastningstryck, uppvisade större jämnhet vad vattenkvoten beträffar. Man fann också, att packning av proven med en handstamp gav mer

tillförlitliga resultat än prover packade enligt Proctor eller med

vibro-sta mp.

4.2 Frysning utan tillgång till fritt vatten

Då man fryser ett jordprov, som är kapillärt mättat, i ett slutet system,

utan tillgång till fritt vatten, kommer tjällyftningen endast att bero av

den ursprungliga mängden porvatten och eventuell omfördelning av detta

vatten. Omfördelningen beror dels av fryshastigheten (O-isotermens framträngningshastighet i provet) och pålagd last och dels av jordartens

porstruktur. Tidigare studier har antytt, att med den framtagna procedu-ren för provberedningen skulle provets porstruktur ej genomgå någon förändring till följd av frys-tö-cykler.

En frysserie, med en kapillärt mättad morän, 94685 kornkurva i bilaga 2,

utan tillgång till fritt vatten, utfördes med en och samma kyleffekt,

stå förbelastade har ingen märkbar omfördelning av porvattnet ägt rum.

Lyfthastigheten, liksom lyftbeloppet, Htot, är tämligen oberoende av

pålagd last. För de prov som inte varit förbelastade är såväl lyftbelopp som lyfthastighet betydligt mer varierande. Lyfthastighetens

standard-avvikelse, 8, visas i tabell 2, bilaga 1, för dels förbelastade (f.b.), dels ej förbelastade (ej f.b.) prov och det framgår att denna är större för ej

f.b.-prov. Huruvida inverkan av förbelastningen hänger samman med

jordar-tens elasticitet har ej studerats.

Resultatet visar, att för denna jordart är lyfthastighetens

standardavvi-kelse mindre vid en förbelastning. En ökad standardavvistandardavvi-kelse, vid frys-ning med tillgång till fritt vatten, är således betingad av jordartens tjällyftningsbenägenhet.

*10

x ej fb

0 fb

4

--x

2 _.

x 1 -- x 0,8 "' ; 0 i: 2

0,6 --

'

0,5

I

I

_{> p}

10

20

ch1

Figur 2. Jämförelse mellan lyfthastig'net hos förbelastade (f.b.) och ej

förbelastade prov vid olika belastningar. Frysnlng utan till-gång till fritt vatten.

Tabell 3: Mjäla, Sälen. Vattenkvot och densitet Prov W W Yd n V Sr Hk

vikt-96

vol-96

t/m3

96

%

m

I 15.9 29.7 1.87 29.2 102 5.6 II " 16.9 29.7 1.75 34 87 6.2

Permeabilitet

1.4-10-3 m/s.

4.3 Frystest av förbelastade och ej förbelastade iordartsprover

Orienterande försök

Då det får antas rimligt antaga, att förbelastning är ett överflödigt

moment, eftersom jordprovet ändå lär hinna fördela porvattnet jämnt vid

frysning med tillgång till fritt vatten, utfördes en provserie för bekräf-telse av detta antagnade.

Två jordarter, en mjäla "Sälen" och en morän "Sälen", kornkurvor i bilaga 2, fördelades på två fryscylindrar vardera. En serie om 5 stycken frys-tö-cykler utfördes på vardera av de fyra proven, dels förbelastade och dels

utan förbelastning och under olika belastningstryck under frysningen. Resultaten har sammanställts i tabell 4 och 6, bilaga 1, och i diagram, figur 3-4.

Frystesterna visar, att standardavvikelsen, Tabell 5 och 7 i bilaga 1, är mindre för de förbelastade proverna i 3 fall av 4. I mjälan är

lyfthastig-heten något högre hos de förbelastade proverna, men denna tendens

återfinnes ej hos moränen.

För att utröna, huruvida de upprepade frysningarna av samma prov påverkar lyfthastigheten, har denna avsatts i diagram mot försöksnumret,

figur 5-6. Resultaten anger ingen trend mot avtagande eller ökande .lyfthastighet med antalet F-T-cykler och därmed inte heller några

väsentliga strukturella förändringar i respektive prov.

10'3*

9 r 8 ab 7 -4-V) E 6 .. E 5 _

4.

1'

o

<1 4 G A

E

<1 34. 4_ 0) .C

.9 2

i

0

4_ .. (I)

g

811

i:

3

6

104%

9 .-8 50 100 200 300 g/cn1 7 I *I 1' 1I 0 10 20 30 kPa 10'3Å 9 nr-8 ..

7"

A fb

Q 6.? A utan vattentillförsel E 5" . E _4.. A 0 6] fb 4_ 4 å ä 3.* - - 0

2

_2...

O

g

Bl

C G .t 3 A 154.. 9" 2 g 510 10%0 2910 329 gkm 0 10 20 30 kPa

m Lyfthastigheten som funktion av belastningstrycket. Mjäla

(Sälen). Frysintensitet N280 W/mz.

Efter det den sista tö-cykeln avslutats bestämdes vattenkvot, densitet och kapillaritet för de två mjäla-proverna, se tabell 3. Permeabiliteten

bestämdes vid optimal packning.

Slutsatser: Antagandet ovan håller ej. Förbelastning rekommenderas. Upprepade F-T-cykler påverkar ej provet, åtminstone så länge de ej blir

fler än

H Afat mm/s ...3 10 -1

2

SA'LEN MORÄN

7_ 0 = Test I ej förbelastad 6_ I = 7°3 kPa 0 = -"- förbelastad

5 H = 17'6 kPa A = Test II ej förbelastad

_, utan vatten- A = -"- förbelastad

4 .. tillförsel O \ 3 _ 0 \

1

0 A 2

0

A

_A A 0 .9 . A -4 10 -g __ O 8 _ :3

7 _

A

6 -4 - O 5 ir Jr väl : 10 20 30 ch1

Figur 4. Lyfthastigheten vid olika belastningar för :förbelastade och ej förbelastade prover.

,P

MleCl Ej fb

å

4,0-E Lvd N 1,9 ww 15,9 °/..

TTG

2

§1

3'0'

11de N 1,75 WN16,8 °/.

<1 (Vair m 4% 1 29- '.-LLI I 0 H Lo_ (D <2 I F.. ä: _' 1 1 | I 1 t 1 2 3 a 5 FRYSTEST NR 410-* _{_ _ \,/}

få

_E \T .19 x₄ 304 _. I\ 1- Vd N 1,9 ww 15,9 °/o 4 zp_ E IIx Yd N1,75 WN16,9°/o :1: CD E 10-(D <1: I | ._. LL. >_ __I m. .. 1 FRYSTEST NR

Figur 5. _{Lyfthastighetens variation med antalet F-T-cykler. Mjäla} Sälen.

SÃLEN, MORÄN EJ FÖRBELASTAD

BIO'l "i _{v\ \ /}

10q>

. TEST I

P ='7.3 KPA

'

x TEST II P =17.6 KPA

LY

FT

HA

ST

IG

HE

T

AH

/A

txm

-l

'

mm

/g

L i FRYSTEST NR m d

3

2

5%_

Å

SÃLEN, MORÄN FÖRBELASTAD

*Q

_E

3

f '01

'9

Åáä :5 2,04 L Ã F-LLJ I L!)

;;

1p1

3;

. TEST I

P = 7.3 KPA

:E

E:

x TEST II P = 17.6 KPA

33

_{I P I T T i}

_

1 2 3 L FRYSTEST NR

Figur 6. Lyfthastighetens variationer med antalet F-T-cykler. Morän Sälen.

5. REPETERBARHET MED OLIKA UTRUSTNINGAR

Repeterbarheten studerades med en morän från Lövånger. Kornkurva visas i bilaga 2. Frysförsök utfördes på två prov, Lövånger I och Lövånger II, tagna på olika djup. Ur kornkurvan för de två proven framgår att skillnaden i sammansättning är mycket liten, varför man kan

förmoda att även skillnaden i tjällyftningsbenägenhet bör vara liten.

Upprepade F-T-cykler av proverna utfördes, dels med olika apparaturer, där kalibrering angav, att fryseffekten skulle vara i det närmaste

densamma, och dels med samma apparatur, men vid olika fryseffekter.

Försöksserierna avsåg att samtidigt studera reproducerbarhet liksom

fryseffektens betydelse. Resultaten har sammanställts i tabell 8-17 och i

diagram, figur 7-9.

Frysning utfördes även på kapillärt mättade prov utan vattentillförsel.

Genom denna typ av frystest erhålles ett minimimått på tjällyftningsbe-nägenheten i den testade jordarten.

Vid mycket låga fryseffekter bildas islinser. Tillväxthastigheten hos islinserna styrs av dels det för frysning tillgängliga nettovärmeflödet, dels vattnets strömningshastighet till islinsen. Det är alltså möjligt att

beräkna både nettovärmeflödet och permeabiliteten under rådande

be-tingelser genom en frystest under förutsättning att den bildade islinsen består av 100% is.

Repeterbarheten är acceptabel för samtliga provserier. Frysningar

utför-da med "Fo-utr" uppvisar emellertid större stanutför-darutför-davvikelse, se tabell

11 och 16. Detta kan ha sin förklaring i att "Fo-utr" är den äldsta, en

prototyputrustning. Försök med en senare modell levererad till ett VV-lab, uppvisar en betydligt mindre standardavvikelse.

AH/Nh

Lövån er Moran

mm/s/k . 9 Till

10qu4"

8 v

6

2

o _ L - ' g O 0 . 8 O O . 2

-16 u

8 .b 6 .L Sx1O-5 = % å % 1* : : . > 5 7.3 10 12.4 17.6 20 22.7 30 ch1

LÖVÃNGER 1:2

Figur 7. Lövånger I ser. 2. Lyfthastigheten som funktion av

belast-ningstrycket vid olika frysinställningar. o N325 W/m2

b=-6.1-10-2. x_ N240 W/mZ, o N150 W/mZ, b=-3.7°10' .

AH/Afh

mm/sÄ

_{__4} .. 10 10 F

_{* 1}

_{" °}

Lovunger Mpmn

8

_'TIN

6 -

_{-> Utan vaffenfillförsel}

5 _{No water supply} A n \ _ _{<- Islinsfillvüx'r} ° Ice-lens n . tl Cl D 2 .4 § D2 4x _-bv 1X1O_Ll'.. _{-- O} 8 T _x 6 .. *1-1, +

2x10'5

₅

:

_7,3

=

₁₀

%

_12.1.

'L

₁₅

*

_17.6

*

₂₀

*

_{22.7 25 ch1}

_>

LÖVÃNGER 1:3

Figur 8. Lövånger I, ser. 3. Lyfthastigheten 50m funktion av

belast-ningstrycket vid olika frå/sinställningar. DN #00 W/mz,

b=-5.8°10'2.x Nzoo W/m , b=-6.1-10-2. 0450 och v

N 430W/m2.

AH/m

mm/s

X10-4/h 10 '*

8 "

.. .

LOVANGER II

6 '

Morfin

1, . D A A 0 2 x G2 D

x

22

A3 A 1.0 -- 9 0.8*-0.6 --0.4" 1 T IA, 10 20 30 kP

Figur 9. Lövånger II. Lyfthastigheten som funktion av

belastnings-trycket vid olika frysinstäuningarpvaoo W/mZ, b=-7.5-10-2, A N

300 W/mZ, b=-7.3»10-2. x N100 W/mZ, b:-5.6-10'2.

6. JORDARTSPROVETS REPRESENTATIVITET Lokala variationer i moränsammansättningen

Tre moränprover (15:1, E:2, och G) tagna i undergrunden till Mora flygfält, bedömdes okulärt i fält som representativa för de variationer

som förekom. Kapillaritetsbestämning och mekanisk analys av proven bekräftade detta, se bilaga 2 och tabell #1. Frågan om ojämna tjällyft-ningar kunde uppstå gjorde, att VTI utförde frysanalys av proven.

Efter avslutade F-T-cykler observerades Vissa förändringar i proven,

varför två av dessa delades i tre delar för att se om någon omfördelning av det grövre materialet ägt rum. Kornkurvor, bilaga 2, från dessa prov gav dock inget svar på frågan.

Resultaten från frystesterna redovisas i tabell 18-20 och i diagram, figur 10-12. Ur tabellerna kan utläsas att frysning utfördes på både förbelasta-de och ej förbelastaförbelasta-de prover. Vid beräkning av standardavvikelse har dock ingen hänsyn tagits härtill. Standardavvikelsen för de olika proven har sammanställts i tabell 21. En standardavvikelse större än den

accepterade (3x10'5) kan konstateras för prov utförda under det lägsta

belastningstrycket, 7.3 kPa.

Tjällyftningsbenägenheten, karakteriserad av b-värdet, gav följande

värden:

15:1, b = -7.6-10-2

E:2, b .-. -7.8°10-2

G,

b = -3.5-10-2

Genom användning av en framtagen metod för beräkning av

tjällyftnings-belopp kunde konstateras att tjällyftningen blev näst intill densamma vid

användning av erhållna b-värden. Skillnaden hade alltså ingen betydelse i detta fall. (Förutsättningen var 50-100 cm överbyggnad, grundvatten

175-215, köldmängd 1000 OC-d under en tid av 125 dygn.)

8 -

_{» .}

_V

_{Morfin E=1}

MORA nu

10

20

ch1

Figur 10. _{Lyfthastiggeten som funktion av belastningstrycket} b:-7.6°10- .

AH/A'r

mm/s

Morün E22

82

10

20

Lyfthastigheten som funktion av belastningstrycket

Figur 11.

b=-7.8-1O-2.

VTI MEDDELANDE 412

kPu

AH/m

mm/s

8 -\

_{Mordn 6}

MORA Till

10

20

ch1

Figur 12. _{Lyfthastig'råeten som funktion av belastningstrycket} b:-8.5'10- .

7. APPARATURENS REPRODUCERBARHET

7.1 Orienterande försök

Ytterligare en utrustning konstruerades med några förbättringar och

levererades till VV-laboratoriet i Falun.

En mo-jordart utvaldes för frystest i respektive VV- och

VTI-laborato-rier. På VV-lab preparerades provmaterialet inför varje frystest om 3

F-T-cykler och två olika belastningar. Pâ VTI-lab utfördes samtliga frys-ningar på samma prov. Försöken har sammanställts i tabellerna 22 och 24 samt i diagram, figur 13-15.

Utvärderingen av mo-frysningarna försvårades av att lyftkurvan, under senare hälften av provets frysning, uppvisade en ökad lyfthastighet under samtidigt tilltagande islinsbildning, för försök utförda med de större belastningarna. Förhållandet understryker mo-materialets starka tjäl-lyftningsbenägenhet liksom relationen mellan vattnets strömningshastig-het och effektiva värmeflödet vid isbildningsnivân. I diagram, figur 16 och 17 visas lyfthastighetens medelvärde respektive tjällyftningshastig-heten under islinsbildningen. Tjällyftningsbenägentjällyftningshastig-heten, egentligen

tjäl-lyftningsprocessens tryckkänslighet, här bestämd av jordartsparametern

"b", kommer alltså att öka med graden av islinsbildning. Att detta

resultat stärker tilltron till apparaternas konstruktion och utvärderingens

grundprinciper vad tillförlitligheten beträffar, är väl ingen tvekan om. Vad jag vill visa på är åter igen att metodiken inte är allmängiltig. Vissa jordartssammansättningar, som faller inom tjälfarlighetsgrupp III, kom-mer därför att bli svåra att utvärdera, då kravet på exakthet i bestämningen av tjällyftningsbelOppen är stort. Jämnviktsförhâllandet

mellan effektivt värmeflöde och vattenströmning uppnås redan i ett tidigt skede av en kall vinter. För grupp II-jordarten (enl. gamla BYA) gäller att lyftbelOppen blir större under enmild vinter.

Standardavvikelsen hos prov utförda vid VV-lab är otvetydigt mindre än, för försök utförda vid VTI, se tabellerna 23 och 25. Reproducerbarheten

är emellertid ej helt tillfredsställande. Skillnaderna har tillskrivits det

komplicerade och mindre tillförlitliga kalibreringsförfarandet. Vid en

värdering av reproducerbarheten är det högst väsentligt att proverna har frusits med samma fryseffekt.

Ytterligare en jordart, "morän Falun", frystestades på likartat sätt. Resultaten från de två laboratorierna redovisas i tabellerna 26, 28 och 30 samt i diagram, figur 18-19. Repeterbarheten är fortfarande bättre för försök utförda på VV-lab. Reproducerbarheten för prov med morän blev

dock påfallande god.

Skillnaderna i reproducerbarhet för de två jordarterna kan bero på själva

försöksbetingelserna, dvs otillförlitlig kalibrering, och denna skillnad förstärks då genom den betydligt större tjällyftningsbenägenheten hos

mo-materialet.

Försöken med "Falun morän" tycks även peka på, att variationer i fryseffekten, inom betraktat intervall, är direkt pr0portionella mot

lyfthastigheten. Lyfthastighetens avtagande med belastningen är ganska

lika för de två fryseffekter som använts vid försöken. Fryseffektens betydelse för lyfthastigheten kommer att behandlas i del III.

De erhållna b-värdena, som kriterium för tjällyftningsförmågan och som används vid bedömning avreproducerbarheten, gav följande värden:

Falun morän VV-lab b = -5.O-lO"2 vid ca 260 W/m2

Falun morän VTI-lab b = _5.3-10-2 vid ca 250 W/mZ.

Standardavvikelsen visas i tabellerna 27, 29 och 31. Det bör åter betonas,

att de angivna fryseffekterna i W/mz, som erhållits vid kalibreringen, ej

tillmäts annat värde än som en inbördes relativ skillnad i erhållna fryseffekter.

7.2 Felkällor

Felkällor som uppdagats och som påverkar reproducerbarheten är knutna till frysförloppet. Om den uttagna kyleffekten i olika apparaturer ej är

lika, är också risken stor, att tjällyftningshastighetens :funktion av belastningstrycket kommer att bli olika.

En felkälla är, att kylvattnets temperaturvariation med årstiden är hög.

Peltier-elementen är vattenkylda och påverkas på så sätt, att ju högre vattentemperaturen är desto högre blir temperaturen på elementens kalla sida, varför nödvändig frystemperatur ej uppnås. Denna negativa konsekvens har i nyare utrustningar avhjälpts genom övergång till

kraftigare kylelement.

Att det tidigare beskrivna kalibreringsförfarandet är otillförlitligt har visat sig i att ett och samma j0rdprov som frusits i två olika

utrust-ningar, vilkas frysinställning varit sådan att den erhållna kyleffekten

skulle varit densamma, ej uppvisat samma tjällyftningsförlopp. Två nya utrustningar har färdigställts, där bl a den tidigare plexiglasskivan er-satts med en värmeflödesgivare. Styrningen och uttagen energimängd är nu direktrelaterade till varandra och hela det omständiga och tidsödande

kalibreringsförfarandet har kunnat elimineras. Preliminära test har visat

sig lovande.

43% th ;' mm /5 '3 10 ' 9 Ö .7 6. 0 c SALEN m0

4 4

,.,

^' 260 W/m 3 J 2 . Lo - 2 . 2 . . o 3 -A . 1C ' 9 -8 c. 7 '1 6 C _Ä _ _I I _{l 7_} 'H klä/TA

Figur 13. _{Frystest VV-lab, Falun. Lyfthastigheten som funktion av}

belastningstrycket. b=-2.8-10"2.

AH/Afh

'"Vii

x10-10 "

8 "

Stilen me

6 4.. L .. X 0 2 X

2 '

2:3_

-0 X X ---- 0 .<---_- 0 1 . -. 8 0,8 g 3 0 0,6" - 0 x

0,4-L

'

0,2

:

2

:

s

;

:

lr

3 >

7,3 10 12,1. 17,6 20 22,7 30 33,0 kPu

Figur 14. Frystest VTI-lab. Lyfthastigheten, beräknad på provdel utan

synliga islinser, som funktion av belastningstrycket vid olika

frysinställningar. .N320 W/mz, b=-6.7-10-2, x N 450 W/mz,

_ b=-6.8°10'2,-+utan vattentillförsel, +-Frystest A + B.

Stilen m0

0,8-0,6 | I 1 L 1 I > 0 2 : i i l 1 I I l I I c 7,3 10 12,1., 17,6 20 22,7 27,9 30 33,0 kPa

Figur 15. Lyfthastigheten som funktion av belastningstrycket vid

frys-inställning Nuso W/mZ.

AH* f Ath ,TOT

/3 /

mm -LAN 10 ..

,(10 __

Salen m0

8 .. *Utan vaHenfillförsel 6 " No wu'rer supply 1, .. X 2 _ X X 2 O*- 0 7 x 1 M' 0 '§5 0 o 0,81L . 0

0,6'*

'

0,4» 0,2 : 4: r . r - > 7,3 10 12,1. 17,6 20 22,7 30 33,0 kPa

Figur 16. Lyfthastighetens medelvärde som funktion av

belastnings-trycket. xw 45-0 W/mz, b=-3.6°10'2. OV320 W/mz,

b=-3.7-lO-2. +Frystest A + B.

0,2 : 7,3

Figur 17. Lyfthastigheten vid islinstillväxt som funktion av

belastnings-trycket. x »450 W/mz, o N320 W/mz. *Frystest A + B. VTI MEDDELANDE 412 12,4

Stilen me

.2 30 33,0 kPu

AH/Afh

_A

FALUN

_Till

Pm

vv- lab

,(2 _ X

10 d-

_{0 Serie I}

8 "'

x Seriell

6 .... A _I_ O ° 32 2 -- 5 10-5 i : > 7,3 17,6 kPa

Figur 18. Lyfthastigheten som funktion av belastningstrycket. x,

b=-12.2°lO'2 och ., b=-5.0-10-2. Frystest VV-lab, Falun.

AH/Afh

mm/s

A

5x10'

--MOFÖH -> Utan vaHenHllförsel

alun

.

F

Till

No watersupply

2 0 x 2 >.3 10-4" 02 ' _nå x 8 I O

6

_ .

i

g

3

:2

4 -> < 2

1

i

i

:

.%

10 20 30 ch1

Figur 19. _{Lyfthastigheten som funktion av beiastningzstrycket vid olika}

frysinställningar. - N 250 W/mz, b=-5.3-10- . x N 375 W/mz,

b=-5.2-10-2.

s.

'

TJÄLLYFTNING OCH JORDARTSTYP

Det kan vara av intresse att se i vad mån gamla erkända och hittills

använda kriterier för bedömning av en jordarts tjällyftande egenskaper

är berättigade.

Vi ställer frågan: I vilken utsträckning är tjällyftningen jordartsbetingad? Finns detnågot enkelt samband mellan jordartens mekaniska samman-sättningoch tjällyftningsbenägenhet'? - Ett affirmativt svar kan endast

ges, om vi begränsar oss till en indelning av typen - ej, måttligt och mycket tjällyftande.

Ett flertal jordarter har frystestats, varefter resultaten jämförts med olika jordartskaraktäriserande parametrar såsom kapillaritet, (b<0.074 mm, (D<0.060, d60, le, d60/le och i några fall även

permeabi-liteten. Sammanställning, se tabell 41.

8.1 Tjällyftning och kornkurva (andel QD<0.074 mm)

6 olika moräner testades under jämförbara förhållanden. Samtliga med andelen <D<0.074 mellan 27.7-43.3%. Enligt dåVarande BYA tillhörde alla

"tjälfarlighetsgrupp II". Resultaten redovisas i tabell 32-36a, 39a och i

diagram, figur 20. Då fyra frysserier utfördes med morän VTI 94685 tabell 39a-d, har dessa redovisats separat i figur 21. Serie I utfördes som

för de övriga moränerna, varför endast denna återfinns i figur 20. Någon betydelsefull skillnad i b-värde för serierna l-IV finns' emellertid ej.

Det visade sig efter utförd frystest, att minst två av dessa, nämligen

94682 och 94683, uppvisade en så snabbt avtagande lyfthastighet med

ökande last, att de gott kunde hänföras till grupp I. Deras andel CD<0.074

uppgick till 32.0 respektive 40.4 vikt-96. De tre moränerna 94677, 94684

och 94685, som uppvisade det minsta beroendet av lastökning, hade en

andel av 43.3, 27.7 respektive 40.8 vikt-96.

Försöksserien utgör ett slående bevis för den bräckliga grund andelen

ø<0.074, liksom eventuellt (b<0.060 utgör vad beträffar

tjällyftningsbe-nägenhet.

8.2 Tjällyftningoch övriga parametrar

Återgår vi till tabell 41 Och jämför kapillaritet, d60, (HD och d60/le

med "b-konstanten" i tabell #2 framgår redan vid en snabb blick, att några entydiga samband saknas.

Jordartsfysikaliskt sett är knappast något samband heller att vänta. Den hastighet med vilken vatten transporteras upp till en tänkt tjälfront eller markyta från vilken avdunsning sker, styrs av den hydrauliska gradienten och jordartens permeabilitet. Om man sätter samman permeabilitetet

och kapillaritetet i ett diagram som .funktion av kornstorleken tillsam-mans med den kapillära stighastigheten i olika rena fraktioner, torde det

samband jag avser framträda, då vi betrakta en stighöjd av 1-2 m. Den i

sammanhanget intressanta stighastigheten, vid stighöjden 1-2 m, når

också sitt maximum för fraktionerna mjäla-finmo eller silt, med dagens

nomenklatur. Den kapillära stighastigheten, vid en vald stighöjd, kan i och för sig tjäna som underlag vid bedömning av jordarters tjällyftnings-benägenhet och skulle vara att föredraga framför andelen (D<0.074 mm.

En sådan bestämning kommer dessutom att samtidigt även påverkas av

provets porstruktur, vilken betingas av såväl olika fraktionerns andelar i provet som av jämnkornighets- och/eller symmetrikoefficienter.

Nackdelen med dessa indirekta metoder är, att de inte kan förutsäga storleksordningen på tjällyftningsbelOppet under rådande naturförutsätt-ningar eller effekten av en ökad belastning vid tjälfronten på tjällyft-ningen, vare sig denna läggs på i form av påbyggnader eller

grundvatten-sänkning genom dränerande åtgärder.

Är vi således intresserade av en säkrare bedömning av olika jordarters

tjällyftningsbenägenhet blir vi hänvisade till direkta frystest efter den modell som skisserats. Är vi sedan också i behov av att kunna kvantifiera tjällyftningsbeIOppet finns det överhuvudtaget ingen annan möjlighet i dag.

AH/Af mm/s

,do-U*

_{. vn 94677}

10 -. _{O " 94679}

8 __

A " 94682

X " 94683 6 0 0 N 946% 0 v 94685 4_ -2 4.. 1 0,8 --0 0,6 -. \ 0,4 -'

0.2

:

å

:

a

10 20 30 kPa

Figur 20. Lyfthastighet som funktion av belastningstryck för olika moräner klassade som måttligt tjällyftande (f.d. grp II) enligt kornkurva. Frystesten ger vid handen att 9%82 och 94683 är att hänföra till f.d. grp I.

AH/Afmm/s

x10"4 A _{0 Ser I} 8_ VTl:nr 94685 X II 0 HI D El 6- §32

. '

8

L;- 0 0

x

å

x D 2._ D 1_ (L8

0,5

,

|

»

10 20< ' kPu

Figur 21. Lyfthastighet som funktion av belastningstryck vid olika

frysningar av morän VTI 94685. b(I) = _11.8-10-2,

b(II) -.- _12.2.10-2, b(III) = _11.9-10-2, b(IV) = -12.5-10-2.

TABELLSAMMANSTÄLLNING AV UTFÖRDA FRYSTESTER. Tabell 1. Tabell 2. Tabell 4a. Tabell 4b.

Tabell 5:

Tabell 6. Tabell 7. Tabell 8. . , Tabell 9. Tabell 10. Tabell 11. Tabell 12. Tabell 13. Tabell 14: Tabell 15: Tabell 16: Tabell 17: Tabell 18: Tabell 19: Tabell 20: Tabell 21: .Tabell 22: Tabell 23:

Frystest, morän 94685. Kapillärt mättad utan

vattentill-försel.

Standardavvikelse, morän 9%85. Slutet system. Frystest, mjäla Sälen. Test I, 1:300.

Frystest, mjäla Sälen. Test II, 1:300.

Lyfthastighetens standardavvikelse, S. Mjäla, Sälen, test I och H.

Frystest, morän Sälen. Test I och II.

Lyfthastighetens standardavvikelse, S. Morän Sälen. Test I och H.

Frystest, morän Lövånger l, str 1-2, Fo-utr. Frystest, morän Lövånger l, str 1-2. Ser. I.

Frystest, morän Lövånger 1, str 1-2. Ser. II.

Lyfthastlghetens standardavvikelse. Morän Lövånger 1, str

1-2.

Frystest, morän Lövånger l, str 1-2. Ser. III.

Frystest på kapillärt mättade prov, utan vattentlllförsel. Frystest, morän, Lövånger II 180 cm u vy. Kapillärt mättad, utan vattentillförsel.

Frystest, morän, Lövånger H 180 cm u vy, Fo-utr. Lyfthastighetens standardavvikelse, S. Lövånger II. Frystest. morän, Lövånger H, 180 cm u vy.

Frystest, morän, Mora E:1 (Vinäs).

Frystest, morän, Mora 15:2.

Frystest, morän, Mora G:1 (Vinäs).

Lyfthastighetens standardavvikelse. Mora, morän.

Frystest. mo, Sälen. VV-lab, Falun. Fryseffekt: 250 W/mz. Lyfthastlghetens standardavvikelse. Mo, Sälen. VV-lab. Falun.

Tabell 24: Tabell 25: Tabell 26: Tabell 27: Tabell 28: Tabell 29: ' Tabell 30: Tabell 31: Tabell 32: Tabell 33: Tabell 34: Tabell 35: Tabell 36a: Tabell 36b: Tabell 37a: Tabell 37b: Tabell 38: Tabell 39a: Tabell 39b: Tabell 39e: Tabell 39d: Tabell 40: Tabell 41: Tabell 42:

Frystest, mo, Sälen, VTI. I=100=320 W/m2, 150=450 W/mZ.

Lyfthastighetens standardavvikelse, 5. Sälen mo, VTI. Frystest på morän. Trehörningsjö-Korsbyn VV-lab (Falun). Lyfthastighetens standardavvikelse. Morän, Trehörningsjö-Korsbyn. VV-lab Falun.

- Frystest, Falun morän.

Lyfthasti hete-ns VTI.

375 W/m . standardavvikelse. Falun morän,

Frystest, Falun morän.

Lyfthastighetens standardavvikelse. Falun morän, VTI-lab.

U Frystest VTI 94677, morän, 1:4.0 kcal/h, 490 W/mz. Frystest VTI 94679, morän.

Frystest VTI 94682, morän.

Frystest VTI 94683, odränerade försök.

Frystest, morän 94684 Ser. IIa fi=300, 450 W/mz.

Frystest, morän 94684 Ser. IIb.

Frystest, morän 94684 Ser. IIIa fi=300, 280 W/mz.

Ser. IIIb :1:200, 195 W/mZ.

Lyfthastighetens standardavvikelse, morän 94684. Frystest morän, VTI 94685. Serie l.

Frystest morän, VTI 94685. Serie II. Frystest morän, VTI 94685. Serie III. Frystest morän, VTI 94685. 1:300, Ser. IV. Frystest morän, VTI 94685.

Permeabilitet, kapillaritet och mekanisk sammansättning :för frystestade jordprover.

Erhållen b-konstant vid frystest av olika jordprov.

Tabell 1: Frystest, morän, VTI 94685. Kapillärt mättat utan vattentillförsel.

Datum P

tf

th

AHtot

A H/At

Anm

kPa s 5 mm mm/s

781201

2.1

24.1-103 19.8-103

1.5

7.4.10-5

ej fb

h=6.1-12.10-5

781127

2.1

19.8

16.2

1.7

1.0-10-4

ej fb 6 d h=6.2-15.10-5

781218

2.1

25.2

19.8

1.4

6.9-10-5

ej fb

h=5.5-12-10-5

781205

4.7 ' 22.8

14.4

1.2

7.7

bekg 1 d

781221

4.7

20.5

15.1

1.3

8.6

fb 5 kg 2 d

790110

4.7

19.8

12.6

1.1

7.9 3

fb5kg7

d-790207

4.7

25.2

21.6

2.1

1.2-10-4

ej fb 15 d h=9.2-20.8.10-5

781212

7.3

23.4

16.2

1.1

6.2-10-5

fb 10 kg3 d

790117

7.3

20.5

16.2

1.4

7.4

fb 7.5 kg 6 d

790226

7.3

21.6

16.9

1.2

7.2

ej fb 6 d

790319

7.3

21.6

6.5

2.8

3.1-10-4L

ej fb 24 d

12.5

19.8

16.2

1.5

7.6

fb 12.5 kgsd

Tabell 2: Standardavvikelse, morän 94685. Slutet system.

P

A H/At°10'5 mm/s

Anm

kPa max min medel 5 5x

fb

4.7

8.6

7.7

8.1

0.38

0.22

ej fb

2.1

10.0

6.9

8.1

1.36

0.78 '

Tabell 4a: Frystest, mjäla, Sälen. Test I I=300

Datum P P H 0 *tf A H/A th AHtot Anm.

g /czm2 kPa

mm

5

mm/s

mm

800211

74.2

7.3

109

103.103 3.3-10-4 62.6

ej fb

800215

74.2

7.3

109

134

3.9

51.4

"

800220

74.2

7.3

100

87

3.1

50.6

"

800225

. 74.2

7.3

100

166

3.4

57.6

"

800303

74.2

7.3

100

132

3.7

52.0

"

800519

180.0

17.6 76

59.8

2.5

> 14.2

"

800522

180.0

17.6 74

58.7

2.2 '

12.2

"

800528

284.6

27.9 70

42.1

1.5

8.0

"

800314

74.2

7.3

93

161

4.4

70.0

fb 5 kg (1 dy)

800324

74.2

7.3

86

96.5 - 4.4

81.2

" 5kg (3 dy)

800328

74.2

7.3

86

177

3.9

71.0

" 5 kg (1 dy)

800408

74.2

7.3

84

42.5

4.0

34.0

" 5 kg (5 dy)

800319

74.2

7.3

86

36

1.2

4.0

" (1 dy) utan

_vatten-tillförsel

Tabell l11:): Frystest, mjäla, Sälen. Test II 1:300

Datum P P H0 tf AH/ Ath AHtot Anm.

g/cm2

kPa

mm 5

mm/s

mm

800213 180.0 17.6 116

-

3.3 eller

28.0

ej fb

2.5.10-4

800218 180.0 17.6 116

94.103

3.1

45.8

"

800222 180.0- 17.6 116

182

3.1

55.8

"

800227 180.0 - 17.6 100

165

1.3

51.4

"

800305 180.0 17.6 100

83.2

2.9

39.0

"

800311 180 .0 17 .6 99 33 1.3 3 .6 utan vattentillförsel

800520

74.2

.3

89

140.4

4.4

60.0

ej fb

800527

74.2

.3

85

75.6

3.7

38.2

"

800529 232.0 .22.7

83

59.4

1.9

11.2

"

800313 180.0 17.6

99

77.8

3.3

25.2

fb 7 kg (1 dy)

800317 180.0 17.6

99

85

3.1

32.4

" 7 kg (1 dy)

800321 180.0 17.6

98

147

3.5

67.0

" 7 kg (1 dy)

800326 180.0 17.6'

89

90

3.8

33.8

" 12 kg (1 dy)

800331

180.0 17.6

89

142

3.4

47.2

" 12 kg (3 dy)

800409 180.0 17.6

89

27.4

1.4

4.0

" 12 kg (6 dy) utan

vattentillförsel

Tabell 5: Lyfthastighetens standardavvikelse, S. Mjäla Sälen, test I och H.

P AH/AblO-L* mm/s Anm

kPa max min medel S SX

I

7.3

3.9

3.1

3.5

0.29

0.13

ej fb

I

7.3

4.4

3.9

4.2

0.23

0.12

fb

II

17.6

3.1

1.3

2.6

0.68

0.30

ej fb

II

17.6

3.8

3.1

3.4

0.23

0.10

fb

Tabell 6: Frystest. Morän, Sälen. Fryseffekt: 270 W/m2 (2.3 kcal/h).

1 I

Datum P P H0 'tf AH/ Ath A Htot Anm.

g/cm2

kPa

mm

5

mm/s

mm

800415

74.2

7.3 119

925.103

2.8-10-4

33.2

ej fb

800421

74.2

7.3 119

78.1

3.2

22.8

"

800424

74.2

7.3 119

56.2

2.1

16.2

"

800506

74.2

7.3 117

184

2.8

43.4

"

800512

74.2. - 7.3 116

144

2.4

35.6

"

800429 74.2 7.3 119 44.6 1.2 4.6 " utan vattentlllförsel

800602

74.2

7.3 115

103

1.9

35.0

fb 5 kg (3 dy)

800606

74.2

7.3 115

121

1.9

50.6

" 5 kg (1 dy)

800612

74.2

7.3 114

70.2

1.7

13.0

" 5kg (2 dy)

800714

74.2

7.3 111

110

1.4

28.0

" 5 kg (1 dy)

800725

74.2

7.3 111

192

2.2

40.6

" 5 kg (2 dy)

800721

74.2

7.3 111

50.8

6.0-10-5

3.0

" utan vattentillförsel

800729 180.0 17.6 105

76

9.2

5.0

" 5 kg (1 dy)

11

800411 180.0 17.6 115

97.6

2.1-10-4

15.6

ej fb

800414 180.0 17.6 115

64.8

2.1

12.8

"

800417 180.0 17.6 109

73.8

1.9

11.6

"

800422 180.0 17.6 109

65.5

1.7

17.0

"

800428 180.0 17.6 109

65.2

1.9

11.4

"

800505 180.0 17.6 109

36.7

7.3-10-5

2.2

" utan vattentillförsel

800604 180.0 17.6 107

72.0

1.8-10-lll

15.8

fb 12 kg (2 dy)

800616 180.0 17.6 106

72.0

1.2

8.6

"12 kg (1 dy)

800710 180.0 17.6 106

111.0

1.7

15.0

" 7.5 kg(1 dy)

800716 180.0 17.6 106

112.0

1.6

19.0

"10 kg (1 dy)

800722 180.0 17.6 106

188.0

1.5

25.0

" 7.5 kg (1 dy)

800728 180.0 17.6 106

57.6

7.8

4.0

> " 10 kg (3 dy) utan

vattentillförsel

800730

74.2

7.3 105

117.4

2.3

27.4

fb

Tabell 7: Lyfthastighetens standardavvikelse, S. Morän, Sälen test I och II. VTI-lab.

P

AH/At-10-4 mm/s

Anm.

kPa max min medel S SX

I 7.3 3.2 2.1 2.7 0.38 0.17 ej fb

I 7.3 2.2 1.4 1.8 0.26 0.12 fb

II 17.6 2.1 1.7 1.9 0.15 0.067 ej fb

II 17.6 1.8 1.2 1.6 0.21 0.094 fb

Tabell 8: Frystest, morän, Lövånger l, str 1-2, Fo-utr.

Datum P

P

H0

tf

AH/Ath

A Htot

I

Anm.

g/cm2

kPa

mm 3

mm/s

mm

801111

74.2

7.3 108 94.7x103

2.9x10-4

35.5

100

ej :fb

801119

74.2

7.3 108 69.8

3.6

25.2

125

300 W/mz

801203

74.2

7.3 108 64.8

3.5

23.0

125

fb 5, 5d

801210

74.2» ' 7.3 108 60.5

3.4

20.5

125

fb 5, 5c1

801215

74.2

7.3 107 66.2

3.2

26.0

125

fb 5, 3d

810109

74.2

7.3 105 84.2

2.4

4 34.0

125

fb 5, 23d

810114

74.2

7.3 105 77.8

2.8

'

23.5

125

fb 5, 2d

801127

79.2

7.3 108 15.1

1.7

2.6

125

ej fb, kap.

mättat

Tabell 9: Frystest, morän, Lövånger l, str 1-2. Ser. I

Datum P

P

H0

tf

AH/Ath

A Hm

1

Anm.

g/cm2

kPa

mm 3

mm/s

mm

800829

74.2

7.3 116 45.0xlO3

4.2x10-4

27.7

300

ejfb 280 W/mZ

800902

74.2

7.3 112 47.9

4.7

24.0

300

800908

74.2

7.3 110 156.6

1.2

22.5

100

ej :fb 98 W/m2

Tabell 10: Frystest, morän, Lövånger l, str. 1-2, Ser. II

Datum P P H0 tf AH/ Ath A Htot I Anm.

g/cm2

kPa

mm

5

mm/s

mm

810330

74.2

7.3 104 25.9x103

4.8x10-4

22.5

300

fb 5, 73d 325 w/mZ

810401

74.2

7.3 104 23.0

5.6

27.0

300

1155, ld

810408

74.2

7.3 107 21.2

5.3

24.6

300

ejfb

810414

74.2' 7.3 105 23.4

5.7

23.8

300

810421 127.0

12.4 105 27.0

4.1

13.6

300

810423 127.0

12.4 105 22.7

4.3

3 11.8

300

800504 127.0

12.4 104 17.3

4.4

'

11.6

300

810429 180.0

17.6 104 16.6

2.5

6.0

300

810506 180.0

17.6 101 13.7

2.9

7.0

300

810512 180.0 .17.6 101 12.6

2.8

6.8

300

810514 232.0

22.7 100 10.4

2.5

3.6

300

810602

74.2

.3 100 11.9

5.3

26.1

200

ejfb 200 w/mz

810604

74.2

.3 100 13.0

5.8

27.0

200

810403

74.2

.3 107 70.9

4.1

46.0

100

ejfb 150 w/m2

810410

74.2

.3 107 72.0

3.2

48.0

100

810427 127.0

12.4 104 51.1

3.2

20.8

100

810508 127.0

12.4 101 37.1

3.6

14.5

100

810519 180.0

17.6 100 40.7

2.8

11.2

100

810525 180.0

17.6 100 46.8

2.9

10.5

100

Tabell ll: Lyfthastlghetens standardavvikelse. Morän, Lövånger l, str. 1-2

P

I

AH/At-IO'l* mm/s

Anm.

kPa max min medel S SX

Fo-utr. 7.3 125 3.5 2.4 3.1 0.41 0.18 5 st

Ser. II 12.4 300 4.4 4.1 4.3 0.12 0.072 3 st

Ser. II 17.6 300 2.9 2.5 2.7 0.17 0.098 3 st

Tabell 12: Frystest, morän, Lövånger 1, str 1-2, Ser. III.

Datum P P Ho tf AH/ Ath A Htot I Anm.

g/cm2

kPa

mm

5

mm/s

mm

810914 74.2 7.3 95 50.0x103 5.0x10'4 31.3 400 ej fb 410 W/m2 810928 74.2 7.3 95 49.7 4.8 29.3 400 811020 127.0 12.4 95 37.8 3.7 15.0 400 811030 127.0 V 12.4 95 45.0 3.1 17.3 400 811105 180.0 17.6 95 43.2 2.3 .0 400 811116 180.0 17.6 95 29.9 2.8 .0 400 811118 232.0 22.7 95 27.4 2.5 .6 400 _ 811123 232.0 22.7 93 43.2 2.0 7.8 400 810901 232.0 22.7 100 57.6 2.0 10.3 300 ej fb 325 W/m2 810903 232.0 -< 22.7 100 55.8 2.0 10 .5 300 810805 127.0 12.4 100 86.4 2.1 26.5 200 ej fb 240 W/m2 810911 127.0 12.4 95 127.4 2.0 30.6 200 810922 180.0 17.6 95 63.7 1.4 26.0 200 811002 180.0 17.6 95 87.5 1.6 28.1 200 811009 232.0 22.7 95 95.4 0.82 10.6 200 811013 232.0 22.7 95 91.8 0.83 17.8 200 init.skede 0.54 islins tillv 810813 232.0 22.7 100 264.2 0.67 22.4 150 ej fb 200 W/m2 810824 232.0 22.7 100 306.0 0.52 6. 150 init.skede 0.25 islins tillv

Tabell 13: Frystest, kapillärt mättade utan vattentillförsel.

Datum P P HO tf AH/Ath AHtOt I Anm.

g/cm2 kPa mm 5 mm/s mm 810930 232.0 22.7 95 18.0x103 1.8x10-l1l 3.0 430 ej fb 440 W/mz

800904

74.2

7.3 112

29.5

1.0

4.4

300

325 W/mz

811125

74.2

7.3

93

21.2

1.7

3.3

200

240 W/m2

810917 74.2 7.3 97 53.3 0.99 5.9 150 200 W/mz VTI MEDDELANDE 412

Tabell 14: Frystest, morän, Lövånger II 180 cm u vy. Kapillärt mättad, utan

vattentillförsel.

Datum P

P

HO

tf

AH/Ath

A Htct

I

Anm.

g/czm2 kPa

mm 5

mm/s

mm

810929 127.0 12.4 109 34.6-103 0.73010-4 2.0 430 ej fb,

810921 74.2 7.3 109 15.5 2.5 3.8 l130

811006 232.0 . '2.7 109 59.0 0.52 3.9 200

810915 74.2 7.3 109 89.6 0.68 6.0 150

Tabell 15: Frystest. Morän, Lövånger II 180 cm u vy, Fo-utr.

Datum P P H0 tf AH/Ath A Htot I Anm.

g/cm2 kPa

mm 5

mm/s

mm

801117 180.0 17.6 111 47.5-103 1.2-10'4 5.0 125 ej fb 300 W/m2 801125 180.0 17.6 110 19.1 0.62 2.0 125 ej fb, utan _ vattentlllförsel 801211 180.0 17.6 110 39.2 1.4 5.5 125 fb 15 kg (12 dy) 801218 180.0 17.6 110 #1.4 1.2 4.9 125 fb 15 kg (6 dy) 810108 180.0 17.6 110 l17.2 1.1 6.0 125 fb 15 kg (19 dy) 810111 180.0 17.6 110 41.4 0.99 5.0 125 fb 15 kg (2 dy) 810120 180.0 17.6 110 59.4 0.77 5.5 125 fb 15 kg (8 dy)

Tabell 16: Lyfthastighetens standardavvikelse, S. Lövånger II.

P I AH/Atalo-ll mm/s Anm.

kPa max min medel S SX

_FO 17.6 125 1.4 0.77 1.1 0.20 0.092 fb 15, 5 St

Stand. 17.6 300 1.6 1.3 1.45 0.096 0.039 ej fb

Tabell 17: Frystest, morän, Lövånger II, 180 cm 11 vy

Datum P P Ho tf AH/ Ath AHtot I Anm.

g/cm2

kPa

mm

5

mm/s

mm

810507

74.2

7.3

110

8.3-103 3.7-10-4 9.0

400

ejfb

810812* 127.0 12.4

109 36.7

0.97

4.0

400

ejfb

811117* 127.0 12.4

107 22.7

1.6

6.3

400

810511 180.0 '17.6

110

6.5

1.7

2.8

400

811104* 232.0 22.7

109 21.6

0.79

2.5

400

811112* 232.0 22.7

107 32.4

0.74

*3.0

400

810413

74.2

7.3

110 21.6

3.1

9.0

300

ejfb

810415

74.2

7.3

110 26.6

3.4

10.4

300

810422 127.0 12.4

110 20.2

1.9

3.8

300

810429 127.0 12.4

110 19.4

1.9

2.6

300

800828 180.0 17.6

112 36.0

1.4

4.5

300

800901 180.0 17.6

111 32.0

1.5

4.0

300

800903 180.0 17.6

111

29.5

1.6

5.0

300

800911 180.0 17.6

111

35.6

1.3

4.0

300

810331 180.0 17.6

110 23.4

1.0

2.0

300

fblSkg68dy

810402 180.0 17.6

110 25.2

1.4

3.0

300

fb 15kgldy0

810407 180.0 17.6

110 21.6

1.4

2.7

300

ejfb

810409 180.0 17.6

110 25.2

1.5

3.0

300

810504 232.0 22.7

110

10.8

1.0

1.2

300

810505 232.0 22.7

110 14.8

1.2

1.4

300

810603

74.2

7.3

107

9.4

2.8

10.1

200

ejfb

810807* 74.2

7.3

108 168.5

1.3

23.8

200

810925* 74.2

7.3

109 87.8

1.1

17.5

200

810601 127.0 12.4

108 13.3

1.9

.8

200

810518 180.0 17.6

109 23.4

1.0

.4

200

811106* 180.0 17.6

107 113.4

0.5

.0

200

810904* 74.2

7.3

109 199.8

0.62

21.5

150

ej fb

800905 180.0 17.6

111 121.0

0.73

13.0

150

810424

74.2

7.3

110 58.7

2.0

15.4

100

ejfb

810520 127.0 12.4

109 38.9

1.5

4.8

100

810513 180.0 17.6

110

16.2

1.5

3.8

100

*) Efter 8107 ny kalibrering. VTI MEDDELANDE 412

Tabell 18: Frystest, morän, Mora 13:1, (Vinäs) P P Tf tf th AH A H/A th Anm

g/c:m2

kPa

0C

5

5

mm

mm/s

21.5 2.1 -0.1 32400 29500 16.7 5.66-10'4 ej fb 1 dy 21.5 2.1 -0.1 42500 39600 27.4 6.92 ej fb 6 dy 74.2 7.3 ,-0.1 26600 23000 8.7 3.78 ej fb 2 dy 74.2 7.3 -0.2 21600 18000 5.6 3.11 ej fb 7 dy 74.2 7.3 -0.0 28100 24100 10.2 4 4.23 ej fb 8 dy 74.2 7.3 -0.1 24100 19400 7.6 3.91 fb 7.75 kg 4 dy 74.2 7.3 -3.1 27000 25200 12.4 4.92 fb 7.5 kg 4 dy 127 12.4 -0.1 21200 18000 5.4 3.00 ej fb 5 dy 127 12.4 -_-2.0 22000 19400 5.8 2.98 ej fb 5 dy 127 12.4 -0.1 23000 18400 5.1 2.78 fb 12.5 kg 5 dy 180 17.6 -0.1 14400 10400 1.6 1.53 ej fb 5 dy 180 17.6 -0,1 19100 15100 3.2 2.12 ej fb 7 dy 180 17.6 -0.5 19400 14400 3.3 2.29 ej fb 8 dy 180 17.6 -0.0 21200 15800 3.2 2.02 fb 20 kg 1 dy 180 17.6 -0.1 20900 15800 2.6 1.64 fb 20 kg 3 dy

Tabell 19: Frysfest, mørän, Mora E22

P Tf 'tf th AH A H/Ath Anm

-g/cm2

kPa

OC

s

5

mm

mm/s

21.5 2.1 -0.3 33800 30600 15.7 5.13010-4 ej fb 1 dy 21.5 2.1 Massiv isbildning 6.04 ej fb 3 dy 74.2 7.3 -0.2 24800 18400 8.1 4.41 ej fb 7 dy 74.2 7.3 -0.1 26300 20700 8.2 3.96 fb 5 kg 1 dy 74.2 7.3 -0.2 23000 20200 7.0 3.47 fb 7.5 kg 8 dy 127 12.4 18400 4.8 2.52 ej fb 3 dy 127 12.4 -0.1 23400 20500 5.2 2.53 1 ej fb 7 dy 127 12.4 -0.1 20500 14800 3.8 2.58 fb 12.5 kg 2 dy 180 17.6 -0.3 18000 11900 2.7 2.27 ej fb 4 dy 180 17.6 -0.0 21600 16200 2.9 1.79 ej fb 10 dy 180 17.6 -0.2 17600 13000 2.15 1.66 fb 17.5 kg 4 dy VTI MEDDELANDE 412

Tabell 20: Frystest, morän, Mora (3:1 (Vinäs)

P

P

Tf

'tf

th

A H

A H/AI

Anm

g/cm2

kPa

0C

5

8

mm

mm 5

21.5

2.1

-0.0

Islinser

5.14.10-4

ej fb 1 dy

47.9

4.7

_02

32400

29700 16.5

5.56

fb 5 kg 5 dy*

74.2

7.3

40.1

26300

23000 10.2

4.43

fb 7.5 kg 6 dy

100.5

9.8 ' 03

25600

22100

8.0

3.61

fb 10 kg 2 dy

127

12.4

01

27400

22300

6.1

2.73

ej fb 1 dy

127

12.4

-

20200

22700

5.5, j 2.43

fb 12.5 kg 7 dy

180

17.6

_01

33500

17300

3.7

2.14

ej fb 9 dy

180

17.6

_03

22700

18400

4.2

2.29

fb 20 kg 1 dy

180

17.6

.05

21200

16600

4.2

2.54

fb 20 kg 5 dy

* Liten synlig islins.

Tabell Zl: Lyfthastighetens standardavvikelse. Mora morän.

P API/Arm*JL mm/s Anm

kPa max min medel S SX

*5:1

7.3

4.92

3.11

3.99

0.58

0.26

5 st

12.4

3.0

2.78

2.92

0.099

0.057

3 51:

17.6

2.29

1.53

1.92

0.29

0.13

5 st

15:2

7.3

4.41

3.47

3.94

0.38

0.22

3 st

12.4

2.58

2.52

2.54

0.026

0.015

3 st

17.6

2.27

1.66

1.91

0.26

0.15

3 51:

G

17.6

2.54

2.14

2.32

0.165

0.095

3 st

VTI MEDDELANDE 412

Tabell 22: Frystest, mo, Sälen. VV-lab, Falun. Fryseffekt: 250 W/m2

Datum P

P

H0

tf

AH/Ath

AHtot W/m2 Anm.

g/cm2

kPa

mm

5

mm/s

mm

810610 74.2

7.3

-

129.2-103

1.6-10-4

25.0

250

PI:l

810622 74.2

7.3

-

135.0.103

1.7-10-4

23.3

250

PI:2

810630 74.2

7.3

-

142.2.103

1.8-10-4

24.5

250

PI:3

810826 74.2 7.3

-

99.4-103

1.8.10-4

24.3

250

1311:1

810901 74.2

7.3

-

1375103

1810-11

22.5

250

1311:2

810930 74.2

7.3

-

144.7-103

1.7.10-4

1 18.0

250

PII:3

811009 74.2

7.3

-

142.2-103

1.8-10-4l

24.0

250

PIII:1

811015 74.2

7.3

-

160.2-103

1.6-10-4

25.5

250

PIII:2

810708 180

17.6

-

1008103

1.5-10-4

12.5

250

PI:1

810713 180

17.6

-

122.4-103

1.3-10-4l

17.0

250

?1:2

810718 180

17.6

-

85.O°103

1.4-10-4

18.5

250

91:3

811007 180

17.6

-

167.4-103

1.3-10-4

22.0

250

PII:1

811012 180

17.6

-

105.5-103

1.3-10-4

18.5

250

PII:2

811019 180

17.6

-

74.9.103

1.1-10-4

8.0

250

-Tabell 23: Lyfthastighetens standardavvikelse. M0, Sälen. VV-lab. Falun

p

A H/A 1.10-4 mm/s

Anm

kPa max min medel 5

7.3 1.8 1.6 1.7 0.087 8 st

17.6 1.5 1.1 1.3 0.091 6 st