Compression and swelling of cohesionless soils with organic content

Abstract

Nesten 9% av Norge er dekket av torvmaterialer. Antallet ingeniørprosjekter innenfor områder med torv er økende ettersom ressursutvikling og infrastrukturutbygging fortsetter å vokse i Norge. Å forutsi setninger og deformasjoner, spesielt på lang sikt, for konstruksjoner bygget på områder der jord er blandet med torv, innebærer betydelige utfordringer. Torvjord har høy kompressibilitet, noe som gjør setningsprediksjoner komplekse. Dessuten anses fjerning av torv fra grunnoverflaten som miljømessig ugunstig, og dypere torvlag kan være vanskelig å utsjifte. Dette blir ytterligere komplisert ved tilstedeværelsen av organisk materiale blandet med kohesjonsløs jord, som krever utfordrende og kostbare intakte jordprøver samt mangel på passende utstyr til å teste komprimering eller hevelse i slike materialer. Denne studien foreslår bruk av en komprimerbar ringoedometer for å overvinne begrensningene med konvensjonelle oedometer for kohesjonsløse materialer. I denne studien ble det analysert nitten prøver, inkludert prøver konstruert av forfatteren og prøver samlet inn fra Klettelva vei- og broprosjektet, som er en del av utviklingen av den nye E39-veien i Betna-Hestnes, Norge. Undersøkelsen omfattet primært oedometerprøver og benyttet både en konvensjonell oedometer, og en nytt foreslått oedometer utstyrt med en komprimerbar ring. Målet var å forbedre forståelsen av hvordan hovedsakelig kohesjonsløs jord med opptil 10% organisk materiale oppfører seg. Oedometer-testene ga lovende resultater når det gjaldt stivhet og krypning. Spesielt ble det observert en økning i stivhet etter forbelastning, noe som indikerer forbedret jordoppførsel. Det er imidlertid viktig å merke seg at vurderingen av krypning i løpet av studien var basert på en relativt kort varighet, noe som førte til en grov tilnærming.

Almost 9% of Norwegian lands are covered with peat materials. The number of engineering projects within built-covered areas is increasing as the resource and infrastructure development continues to expand in Norway. Predicting settlement and deformations, especially in the long term, for structures built on sites where soils are mixed with peat poses significant challenges. Peat soils exhibit high compressibility, making settlement prediction complex. Moreover, removing peat from shallow surfaces is not considered environmentally friendly, and deeper peat layers may be impractical to excavate. This becomes further complicated as there are organic matter mixed with cohesionless soils which has more challenging laboratory investigations due to the difficult and costly intact soil sampling and also lack of proper well-fitting apparatus to granular samples to test compression or swelling in such materials. This study proposed a compressible ring oedometer to overcome shortage of conventional oedometers for cohesionless materials. Nineteen samples were analyzed in this study, including samples constructed by the author and samples collected from the Klettelva road and bridge project, which is part from the new E39 road development in Betna-Hestnes, Norway. The examination primarily involved oedometer tests, utilizing both a conventional oedometer, and a newly proposed oedometer equipped with a compressible ring set. The aim was to enhance the understanding of how predominantly cohesionless soils with up to 10% organic matter behave. The oedometer testing yielded promising results in terms of stiffness and creep characteristics. Specifically, there was an observed increase in stiffness after preloading, indicating improved soil behavior. However, it is important to note that the assessment of creep during the study was based on a relatively short duration, leading to a rough approximation.