Modellering av frostverkan

Många svenska trafiktunnlar som är byggda i grunda, hårda bergarter utsätts för säsongsmässig frost, där temperaturfluktuationer, vattenläckage och tillhörande frys- och töcykler under vintersäsongen har lett till istillväxt tillsammans med nedbrytning och nedfall av sten/sprutbetong. För att undvika oväntade trafikstörningar måste is och nedfallet material i tunneln avlägsnas, vilket medför betydande underhållsinsatser och kostnader.

Denna studie syftar till att öka vår förståelse för samspelet mellan frystemperaturfluktuationer och vattenläckage i svenska bergtunnlar, för att bättre kunna förutsäga under vilka förhållanden istillväxtinducerade berg/sprängbetongfel skulle inträffa. Resultaten kommer att bidra till att optimera tunneldesignen, minska de efterföljande underhållsinsatserna och i slutändan minimera livscykelkostnaderna.

För att uppnå detta mål kommer studien att utveckla ett multi-fysikaliskt simuleringsramverk för modellering av kopplade termo-hydro-mekaniska processer i omväxlande frusna respektive ofrusna samverkanskonstruktioner. Modellen kommer att valideras baserat på tillgängliga laboratorieexperimentella data och sedan tillämpas för att studera frostriskerna i tunnelskala.

Ett klassificeringssystem kommer att föreslås för att kvantitativt bedöma frostskadornas benägenhet baserat på geotekniska, hydrologiska och termiska förhållanden.

Deltagare

Jia-Jing Lin är doktorand vid Uppsala universitet med bakgrund både från jord- och bergmekanik från National Taiwan university i Taiwan. Jia-Jang är huvudsaklig forskare i studien med stöd från Qinghua Lei, Auli Niemi, Chin-Fu Tsang, Patrik Vidstrand samt av Niclas Bockgård, Anna Andrén, Erik Toller och Lars-Olof Dahlström.