Turpeen painumaominaisuuksien ja vedenläpäisevyyden arviointi vesipitoisuuden ja maatuneisuuden avulla

Abstract

Suomen pinta-alasta n. 30 % on turvesoiden peittämää. Yleensä turpeiden päälle rakentamista pyritään välttämään, sillä turve on geoteknisesti todella haastava maalaji. Turve on erittäin kokoonpuristuvaa ja sen lujuus on melko alhainen. Yleisin menetelmä rakennettaessa tie- tai rauta-tiepengertä suolle on turpeen massanvaihto, jolloin turpeet poistetaan kokonaan penkereen alta ja ne korvataan kiviaineksella. Turve on kuitenkin merkittävä hiilinielu, joten sen ylös kaivaminen kiihdyttää kasvihuoneilmiötä. Rakennettaessa turpeen päälle tie- tai rautatiepenger, on kyettävä arvioimaan turpeessa tapahtuvia muodonmuutoksia. Turpeen painumaominaisuuksien arviointi on koettu haastavaksi ilman ödometrikokeiden tekemistä, joita ei kuitenkaan ole aina mahdollista tehdä kustannus- tai aikataulusyistä. Diplomityön tarkoituksena oli löytää yhteyksiä turpeen painumaominaisuuksien ja indeksiominaisuuksien välillä, jotta turpeiden painumaominaisuuksia kyettäisiin arvioimaan ilman ödometrikokeiden tekemistä. Diplomityö toimii myös yleisenä tietopakettina turpeen painumaominaisuuksista.

Diplomityön tietoperusta osassa esitellään yleisesti maaperää, eri painumalajit ja yleisimmin käytetyt painumalaskentamenetelmät, lisäksi työssä esitellään soiden ja turpeiden syntyminen ja luokittelu sekä turpeiden tärkeimmät fysikaaliset sekä geotekniset ominaisuudet. Diplomityöhön kerättiin kirjallisuudesta dataa turpeen painumaominaisuuksista sekä diplomityötä varten tehtiin Tampereen yliopistolla ödometri- ja indeksikokeita turvenäytteille. Turpeen ominaisuudet voivat vaihdella jonkin verran maailmanlaajuisesti, mutta pohjoismaissa esiintyvät turpeet ovat hyvin samankaltaisia keskenään, joten työssä kerättiin aineistoa Suomesta, Ruotsista ja Norjas-ta. Turvenäytteet on otettu lähtökohtaisesti luonnontilaisesta turpeesta. Aineistoon saatiin myös kerättyä muutama tulos turpeesta, joka on ollut jo pidemmän aikaa kuormituksen alla. Luonnontilaisten turpeiden ja kuormituksen alla olleiden turpeiden tulokset on esitetty erillään.

Kokoonpuristuvuuskäyrän mallintaminen primääripainuman laskentaan poikkeaa eri maiden välillä, joten tuloksia yksinkertaistettiin, jotta niistä saatiin vertailukelpoisia keskenään. Yksinkertaistus tuo kuitenkin tuloksiin hieman virhettä, mutta sen avulla päästään kiinni trendeihin, kuinka vesipitoisuus ja maatuneisuus vaikuttaa moduulilukuun. Menetelmällä määritetyistä moduuliluvuista käytetään sovitettu moduuliluku nimitystä. Aineiston perusteella luonnontilaisten turpeiden sovitettujen moduulilukujen keskiarvot eri maatuneisuuksille ovat seuraavat: raakaturve 4,18, keskinkertaisesti maatunut turve 4,65 ja maatunut turve 6,01. Aineiston pohjalta myös määritettiin kokoonpuristuvuusindeksistä laskettu moduuliluvun riippuvuus vesipitoisuudesta. Turpeen alhaisilla vesipitoisuuksilla n. 0…500 %, vesipitoisuudella on suuri merkitys moduulilukuun. Suuremmilla vesipitoisuuksilla n. 500 % ylöspäin vesipitoisuudella ei ole enää kovin suurta vaikutus moduulilukuun, moduulilukukäyrän kääntyessä lähes vakioksi, esim. 500 % vesipitoisuudella laskettu moduuliluku on 4,8 ja 1500 % vesipitoisuudella laskettu moduuliluku on 4,4. Aineiston perusteella sekundääripainumakertoimet vaihtelevat pääsääntöisesti n. 1,5…4 % välillä keskiarvon ollessa 2,8 %. Aineiston perusteella sekundääripainumakertoimet pienenevät hieman vesipitoisuuden kasvaessa. Tulosten vaihteluvälit ovat suuria, diplomityössä on esitetty kuitenkin missä suuruusluokassa painumalaskennassa käytetyt parametrit liikkuvat.