Numerisk simulering av sättningar och portryck för en provbank på sulfidjord

Sammanfattning: Den finkorniga sulfidjorden som finns längs Norrlandskusten är känd för sin stora sättningsbenägenhet och utgör en potentiell miljörisk genom försurning och urlakning av metaller om den inte hanteras rätt. För att förebygga miljörisker och utveckla jordförstärknings- och grundläggningsmetoder måste en ökad kunskap om sulfidjordar tas fram. I ett pågående forskningsprojekt vid Statens Geotekniska Institut studeras sulfidjords kompressionsegenskaper och rekommendationer ska tas fram avseende underlag för sättningsberäkningar. I projektet omfattas ett antal provbankar där ett av dessa områden, Lampen ligger i Kalix i norra Sverige. I detta examensarbete har det utförts numeriska analyser i finita elementprogrammet PLAXIS 2D av sättningar och portryck under en av provbankarna i Lampen och jämförelser görs med tidigare rapporterade fältmätningar. Tre olika delar analyseras i FE-programmet PLAXIS 2D. I den första delen, som är huvuddelen, utvärderas materialmodellernas, Soft Soil (SS) respektive Soft Soil Creep (SSC), förmåga att simulera de uppmätta sättningarna och porövertrycken för en period av cirka ett års belastning av provbank. Den andra delen består av en analys av de två deformationstillstånden, axialsymmetriskt och plant. De två deformationstillståden jämförs med hänsyn till sättningar och portryck. I den tredje delen utvärderas påverkan på simulerade resultat av olika nivåer på grundvattenytan, en variation som har observerats i provområdet i Lampen. Vid en jämförelse av de konstitutiva modellerna noteras som förväntat större sättningar vid användning av SSC-modellen i jämförelse med SS-modellen. SSC-modellen visar även ett högre porövertryck. Vid jämförelse med i fält uppmätta värden noteras att de mest överensstämmande sättningarna erhålls från SS-modellen medan portrycksutvecklingen simuleras bättre, men ändå långt från bra, med SSC-modellen (för simulering med dubbelsidig dränering). Vid analys av deformationstillstånd (axialsymmetriskt kontra plant) noteras en jämnare fördelning av deformationer längs banken vid användandet av axialsymmetriskt tillstånd. Den potentiella brottrörelsen som uppvisas vid släntkrön vid tillämpning av plant deformationstillstånd är inte lika tydlig vid axialsymmetriskt tillstånd. Det axialsymmetriska tillståndet visar även ett lägre porövertryck. Numeriska simuleringar av den varierande nivån på grundvattenytan som observerats i fältmätningar visar vid fallet en lägre antagen grundvattennivå en marginellt mindre sättning.  Potentiella brottrörelser blir inte lika tydliga då den lägre nivån på grundvattenytan simuleras.