Höga och branta bankar på Inlandsbanan : Utredning avseende jordmaterialens dilatans och falsk kohesions inverkan på bankstabiliteten

Sammanfattning: Inlandsbanan AB (IBAB) driver projekt Inlandslänken som syftar till att rusta upp befintlig bana för att kunna öka axellaster såväl som antalet tåglägen längs Inlandsbanan. För att detta ska kunna genomföras erfordras omfattande stabilitetsutredningar för att kunna säkerställa banans fortsatta funktion. Detta examensarbete har avgränsats till att studera stabiliteten hos Inlandsbanans höga och branta bankar där låg säkerhet mot ras och skred generellt föreligger. Tre sektioner som uppfyller kraven ”höga och branta” har sorterats ut från laserdata där platsbesök sedan genomförts och materialprover inhämtats. Sedan har ett flertal laboratorieförsök utförts på materialet från sektionerna för att kunna bestämma dess hållfasthetsparametrar. Utifrån resultaten från laboratorieförsöken har ett antal modelleringar av de två brantaste sektionerna genomförts i PLAXIS 2D för att utvärdera stabiliteten i form av en säkerhetsfaktor mot brott. Vidare modellering har syftat till att utvärdera effekten som dilatans och falsk kohesion har på säkerhetsfaktorerna för dessa sektioner. Materialet som de tre undersökta bankarna består av är friktionsmaterial som varierar mellan grusig sand (grSa) och sandigt grus (saGr) med låg halt finmaterial. De genomförda triaxialförsöken tyder på att materialen uppvisar dilatanta egenskaper och genomgår volymökning under skjuvning med en dilatansvinkel motsvarande 7,8 respektive 7,9 grader för de två modellerade sektionerna. Modelleringsresultaten visar att sektionerna erhåller en ökning av säkerhetsfaktorerna med 29% respektive 28% för Sektion 1 och 2 för nuvarande tåglast då den maximala dilatansen modelleras jämfört med då den negligeras. Då effekten av den falska kohesionen undersöktes modellerades kohesionsvärden uppmätta från vattenretentionsförsök. För Sektion 1 uppmättes en kohesion motsvarande 40 kPa medans kohesionen för Sektion 2 uppmättes till 17 kPa. Modelleringsresultaten visar att sektionerna erhåller en ökning av säkerhetsfaktorerna med 133% respektive 72% för Sektion 1 och 2 för nuvarande tåglast då den falska kohesionen tas i beaktning jämfört med då den negligeras. Den falska kohesionen är beroende av vattenmättnadsgraden i materialet vilket resulterar i en osäkerhet i modelleringen då denna kan variera beroende på årstider och aktuella väderförhållanden. Detta visas tydligt då modellerna beräknas med utebliven kohesion i bankarnas ytligaste materialskikt då säkerhetsfaktorn minskas till motsvarande säkerhetsfaktor som då kohesionen ej implementerades i hela sektionerna. Detta scenario kan exempelvis uppkomma vid kraftigt regnfall. Då både dilatansen och den falska kohesionen har betydande effekter på säkerhetsfaktorn bör dessa utvärderas och tas i särskild beaktning vid modellering av dessa höga och branta bankar.