Attraksjon i geoteknikk er en styrkeparameter som brukes sammen med friksjonsvinkel for å beskrive jordas skjærstyrke i en effektivspenningsanalyse. Parameteren betegnes ofte som a og oppgis vanligvis i kPa eller kN/m².
Attraksjon må forstås riktig. I praksis er attraksjon først og fremst en kurvetilpasningsparameter eller lineærtilpasningsparameter for jordas styrke. Det er ikke en fri styrkereserve, og det er normalt ikke en praktisk strekkstyrke i jorda.
Attraksjon kan være relevant ved vurdering av bæreevne, jordtrykk, stabilitetsberegning, graveskråning, støttemur og geoteknisk prosjektering.
Hva er attraksjon i geoteknikk?
Attraksjon inngår når jordas skjærstyrke beskrives med en forenklet lineær styrkemodell.
En vanlig uttrykksform er:
τ = (σ′ + a) · tan φ
der:
τ = skjærstyrke
σ′ = effektiv normalspenning
a = attraksjon
φ = friksjonsvinkel
tan φ = tangens til friksjonsvinkelen
Attraksjon må derfor alltid vurderes sammen med friksjonsvinkel, effektiv spenning, poretrykk, grunnvann, jordart, lagdeling og den aktuelle beregningssituasjonen.
Attraksjon er en tilpasningsparameter
Reell jord har i praksis svært liten strekkstyrke. I geotekniske beregninger ser man derfor normalt bort fra strekkstyrke i jord.
Likevel brukes attraksjon i enkelte beregningsmodeller fordi jordas skjærstyrke ofte representeres med en rett linje. Virkelig jordoppførsel kan være mer sammensatt og krum, men beregningsmodellen trenger en forenklet styrkelinje innenfor et relevant spenningsområde.
Attraksjon er da parameteren som bidrar til at den lineære styrkelinjen passer bedre med forsøksdata, erfaring eller valgt beregningsmodell.
Derfor bør attraksjon forstås som en modellparameter, ikke som en direkte fysisk egenskap som kan brukes ukritisk.
Attraksjon og friksjonsvinkel
Attraksjon og friksjonsvinkel hører sammen.
Friksjonsvinkelen beskriver helningen på styrkelinjen. Attraksjonen forskyver styrkelinjen i modellen. Det er kombinasjonen av a, φ og effektiv normalspenning som gir beregnet skjærstyrke.
Attraksjon gir derfor liten mening alene. Den må leses sammen med friksjonsvinkel og den aktuelle effektivspenningssituasjonen.
Dette er viktig i beregninger for blant annet bæreevne i grunnen, jordtrykk mot konstruksjoner, stabilitet i grunnen, fundamentering, geoteknikk for støttemur og byggegrop.
Er attraksjon det samme som kohesjon?
Attraksjon er ikke helt det samme som kohesjon, selv om begrepene kan ligne i praktisk bruk.
I mange lærebøker skrives skjærstyrken ofte som:
τ = c′ + σ′ · tan φ
Her er c′ kohesjonsleddet.
Når man bruker uttrykket:
τ = (σ′ + a) · tan φ
blir sammenhengen:
c′ = a · tan φ
Det betyr at attraksjon a ikke er det samme som kohesjon c′, men attraksjon kan gi et tilsvarende kohesjonsledd når friksjonsvinkelen er kjent.
Begrepene bør derfor ikke blandes ukritisk.
Hvordan regne attraksjon i geoteknikk?
Formelt kan attraksjon regnes fra uttrykket:
τ = (σ′ + a) · tan φ
Løst med hensyn på attraksjon blir dette:
a = τ / tan φ – σ′
Dette betyr at man matematisk kan finne attraksjon dersom man kjenner skjærstyrken τ, effektiv normalspenning σ′ og friksjonsvinkelen φ.
Men i praktisk geoteknikk er attraksjon normalt ikke noe man bare regner ut fra ett enkelt tall. Attraksjon tolkes vanligvis fra styrkeforsøk, særlig treaksialforsøk, eller vurderes ut fra erfaringsverdier, håndbokverdier og geoteknisk skjønn.
Formelen forklarer sammenhengen. Den gir ikke alene godt nok grunnlag for å velge attraksjon i geoteknisk prosjektering.
Eksempel på beregning av attraksjon
Anta:
Skjærstyrke, τ = 44 kPa
Effektiv normalspenning, σ′ = 50 kPa
Friksjonsvinkel, φ = 36°
tan φ ≈ 0,73
Da blir:
a = τ / tan φ – σ′
a = 44 / 0,73 – 50
a ≈ 60 – 50
a ≈ 10 kPa
I dette forenklede eksempelet blir attraksjonen omtrent 10 kPa.
Eksempelet viser bare regnemåten. I virkelige prosjekter må attraksjon vurderes sammen med jordart, spenningsnivå, grunnvann, poretrykk, prøveforstyrrelse, datagrunnlag og beregningsmodell.
Hvordan bestemmes attraksjon?
Attraksjon bestemmes normalt fra geotekniske laboratorieundersøkelser, treaksialforsøk, erfaringsverdier, håndbokverdier, jordart, lagdeling, poretrykk, grunnvann og geoteknisk skjønn.
For å tolke attraksjon fra laboratorieforsøk må man normalt ha flere forsøk ved ulike spenningsnivåer. For ett prøvenivå kan det i praksis være behov for minst tre treaksialforsøk for å tolke en styrkelinje og dermed både friksjonsvinkel og attraksjon.
Dette blir fort kostbart. I mange prosjekter brukes derfor attraksjon med forsiktighet, basert på erfaring, konservative valg og faglig vurdering.
Typiske attraksjonsverdier
I Norge brukes det ofte erfaringsverdier for attraksjon i enkle vurderinger, særlig der det ikke foreligger prosjektspesifikke laboratorieforsøk.
Statens vegvesens N-V220 Geoteknikk i vegbygging angir karakteristiske verdier for friksjonsvinkel og attraksjon for masser ved blant annet landkar og støttemurer.
Tabellen under er en forenklet oversikt over typiske attraksjonsverdier. Verdiene må ikke brukes ukritisk.
| Materiale / tilstand | Typisk attraksjon, a | Praktisk tolkning |
|---|---|---|
| Tilført og komprimert sprengstein, grus eller sand | ca. 10 kPa | Kan være aktuelt ved egnede masser og kontrollert komprimering |
| Naturlig fast grus, sand eller silt | 0–10 kPa | Øvre verdi bør brukes med varsomhet |
| Naturlig løs grus eller sand | 0–5 kPa | Lav verdi eller null kan ofte være mer konservativt |
| Naturlig bløt silt | 0–5 kPa | Krever forsiktig vurdering |
| Fast leire og leirig silt | 0–20 kPa | Kan gi stor beregningseffekt og må begrunnes godt |
| Bløt leire og leirig silt | 0–5 kPa | Bør brukes med stor forsiktighet |
Tabellverdier er ikke fasitsvar. De må vurderes opp mot jordart, lagdeling, komprimering, grunnvann, poretrykk, effektiv spenning, dreneringsforhold, spenningsnivå, sikkerhetsnivå og kvaliteten på datagrunnlaget.
Hvorfor for høy attraksjon kan være uheldig
For høy attraksjon kan gi urealistisk høy beregnet skjærstyrke. Det kan igjen gi for høy beregnet bæreevne, for gunstig stabilitet eller for lavt beregnet jordtrykk.
Dette er særlig viktig ved bæreevne i grunnen, stabilitetsberegning i geoteknikk, jordtrykk mot konstruksjoner, geoteknikk for støttemur, vurdering av graveskråning, byggegrop og fundamentering.
Dersom attraksjon brukes uten tilstrekkelig faglig grunnlag, kan beregningen se tryggere ut enn den egentlig er. I mange tilfeller kan det derfor være riktig å redusere attraksjonen eller sette den til null, avhengig av jordart, datagrunnlag og beregningssituasjon.
Attraksjon, poretrykk og effektiv spenning
Attraksjon brukes sammen med effektiv normalspenning. Derfor er effektiv spenning i geoteknikk og poretrykk i grunnen sentralt.
Dersom poretrykket øker, kan effektivspenningen bli lavere. Det kan redusere beregnet skjærstyrke i en effektivspenningsanalyse.
Dette er grunnen til at attraksjon ikke kan vurderes isolert. Den må ses sammen med grunnvann i geoteknikk, poretrykk, jordart, lagdeling og den aktuelle beregningssituasjonen.
Attraksjon i sand, grus, silt og leire
For sand, grus og sprengstein er friksjonsvinkelen ofte den viktigste styrkeparameteren. Attraksjon kan likevel inngå i enkelte erfaringsbaserte modeller og tabellverdier.
I slike tilfeller betyr ikke attraksjon at massen har et lim eller en reell strekkfasthet. Det er en del av en forenklet styrkemodell.
For leire og silt må attraksjon vurderes særlig forsiktig. Slike masser kan være følsomme for vann, poretrykk, prøveforstyrrelse og dreneringsforhold.
I korttidssituasjoner brukes ofte udrenert skjærstyrke. I andre situasjoner kan effektivspenningsparametere, som friksjonsvinkel og attraksjon, være relevante.
Les mer om jordas styrke og skjærstyrke dersom du vil forstå hvordan skjærstyrke brukes i geotekniske vurderinger.
Kan attraksjon velges fritt?
Nei. Attraksjon skal ikke velges fritt for å få en beregning til å gå opp.
Styrkeparametere må ha faglig grunnlag. Grunnlaget kan være geotekniske grunnundersøkelser, prøvetaking, laboratorieforsøk, erfaringsverdier, håndbokverdier eller dokumentert geoteknisk vurdering.
Dersom grunnlaget er svakt, bør man være forsiktig med å legge stor vekt på attraksjon. Feil valg kan gi for optimistiske beregninger.
Geoteknisk prosjektering bør derfor overlates til geotekniker med erfaring.
Attraksjon i geoteknisk rapport
I en geoteknisk rapport kan attraksjon inngå som del av valgte styrkeparametere. Det kan være aktuelt ved vurdering av stabilitet, bæreevne, fundamentering, støttemur, byggegrop eller graveskråning.
En god vurdering bør forklare hvilke styrkeparametere som er lagt til grunn, og om de bygger på grunnundersøkelser, laboratorieforsøk, erfaringsverdier, håndbøker eller faglig skjønn.
Dersom grunnlaget er usikkert, kan det være behov for geotekniske grunnundersøkelser eller supplerende geoteknisk vurdering før endelige parametere velges.
Hva kan Geotekniker AS hjelpe med?
Geotekniker AS kan vurdere styrkeparametere og behov for videre dokumentasjon i saker der attraksjon, friksjonsvinkel, stabilitet, bæreevne eller fundamentering er relevant.
Vi kan blant annet vurdere behov for geoteknisk rapport eller vurdering, geotekniske grunnundersøkelser, stabilitetsberegning i geoteknikk, geoteknisk prosjektering eller vurdering av støttemur, byggegrop, graveskråning og fundamentering.
Send gjerne adresse, gårds- og bruksnummer, situasjonsplan, tegninger, bilder, kommunalt brev og en kort beskrivelse av tiltaket. Da kan vi vurdere om styrkeparametere, grunnundersøkelser eller geoteknisk dokumentasjon kan være aktuelt.
Ofte stilte spørsmål om attraksjon
Hva er attraksjon i geoteknikk?
Attraksjon er en styrkeparameter som brukes sammen med friksjonsvinkel i en effektivspenningsbasert beskrivelse av jordas skjærstyrke. Parameteren betegnes ofte som a og oppgis vanligvis i kPa eller kN/m².
Hvordan regne attraksjon i geoteknikk?
Attraksjon kan formelt regnes fra uttrykket τ = (σ′ + a) · tan φ. Løst med hensyn på attraksjon blir dette a = τ / tan φ – σ′. I praksis tolkes attraksjon normalt fra forsøk, erfaringsverdier eller håndbokverdier.
Er attraksjon en fysisk materialegenskap?
Attraksjon bør først og fremst forstås som en modellparameter eller tilpasningsparameter i en lineær styrkebeskrivelse. Den er ikke en praktisk strekkstyrke som kan brukes ukritisk i jord.
Er attraksjon det samme som kohesjon?
Ikke helt. I uttrykket τ = (σ′ + a) · tan φ tilsvarer kohesjonsleddet c′ = a · tan φ. Attraksjon og kohesjon henger sammen, men er ikke samme parameter.
Kan attraksjon settes til null?
Ja. I mange tilfeller kan det være konservativt å sette attraksjon til null, særlig dersom grunnlaget er usikkert. Dette må vurderes konkret av geotekniker.
Hvorfor kan for høy attraksjon være uheldig?
For høy attraksjon kan gi urealistisk høy beregnet skjærstyrke, bæreevne eller stabilitet. Derfor bør attraksjon brukes med forsiktighet og faglig begrunnelse.