For friksjonsmasser som sand, grus og pukk ligger rasvinkel ofte nær materialets friksjonsvinkel ved kritisk tilstand, der sikkerheten kan være lav og nær 1,0.
Hva er rasvinkel?
Rasvinkel er vinkelen en løs masse naturlig legger seg i når massen ikke lenger får ekstra stabilitet fra pakning, kornlåsing, dilatans eller ytre støtte. Begrepet brukes særlig om løsmasser, sand, grus, pukk, sprengstein, fyllmasser og masselager.
Rasvinkel er ikke en anbefalt sikker helning. Når masser ligger i eller nær rasvinkel, er de ofte nær en grense-/likevektstilstand. Små endringer i vanninnhold, erosjon, vibrasjoner, graving eller last nær kanten kan være nok til å utløse utrasing.
Bildet er fra Jessheim, i et område med breelvavsetninger (grov sand).
Rasvinkel, friksjonsvinkel og sikkerhetsfaktor
For friksjonsmasser kan rasvinkel i praksis forstås som en nedre friksjonsvinkel for materialet. Den ligger ofte nær friksjonsvinkelen ved kritisk tilstand, der massen deformeres uten å hente ekstra styrke fra tett pakning eller volumøkning.
Dette må ikke blandes med peak-friksjonsvinkel. En tettpakket og kantet masse kan ha høyere momentan styrke enn rasvinkelen tilsier, men denne ekstra styrken kan reduseres ved omrøring, vann, vibrasjoner eller deformasjon.
Når en løs masse ligger i rasvinkel, er sikkerhetsfaktoren ofte rundt 1,0. Det betyr at drivende og stabiliserende krefter omtrent balanserer. Derfor bør rasvinkel ikke brukes som prosjektert helning for graveskråning, fylling, støttemur eller byggegrop uten faglig vurdering.
Rasvinkel jord
Rasvinkel for jord varierer mye, fordi jord kan bety sand, grus, silt, leire, organisk jord eller blandede fyllmasser. I friksjonsjord kan rasvinkel gi en praktisk forståelse av stabilitet, men i leire og siltige masser kan kohesjon, poretrykk og vanninnhold være viktigere enn selve rasvinkelen.
Ved naturlig jord bør man derfor være forsiktig med standardverdier. Lagdeling, gamle fyllmasser, tele, røtter, vannsig og tidligere terrenginngrep kan gjøre at en skråning oppfører seg annerledes enn forventet. Ved usikre forhold bør rasvinkel vurderes sammen med grunnforhold og eventuelt grunnundersøkelser.
Rasvinkel sand
Rasvinkel for sand påvirkes av kornstørrelse, kornform, pakningsgrad og vanninnhold. Tørr, løs sand kan legge seg med en moderat helning, mens tettpakket eller fuktig sand kan virke brattere og mer stabil i en periode.
Denne stabiliteten kan være midlertidig. Vann kan gi tilsynelatende stabilitet gjennom kapillære krefter, men også føre til erosjon, utvasking, metning og redusert stabilitet. Sand i grøfter, skråninger og fyllinger bør derfor vurderes med forsiktighet, særlig der det er grunnvann, vannsig eller belastning nær kanten.
Rasvinkel grus
Rasvinkel for grus avhenger av om grusen er rund, kantet, ensgradert eller blandet med sand og finstoff. Ren, grov og kantet grus kan ofte ligge brattere enn finere eller mer avrundede masser, men variasjonen kan være stor.
Grus kan også være følsom for vannstrøm og erosjon. Hvis vann renner gjennom eller over massene, kan finstoff vaskes ut, kontakt mellom korn endres og skråningen bli mer ustabil. Dette er relevant ved fyllinger, grøfter, veikanter, drenerende lag og terrengendringer.
Rasvinkel pukk
Rasvinkel for pukk påvirkes av fraksjon, kornform, komprimering og om massene ligger fritt eller inngår i en oppbygget konstruksjon. Kantet pukk kan låse seg bedre enn rundere masser, men det betyr ikke at en bratt pukkskråning automatisk er trygg.
Ved bruk av pukk i fylling, drenering, fundamentering eller bak støttemur bør rasvinkel ses sammen med lagtykkelse, komprimering, last, vannveier og sidestøtte. For grove masser kan også sprengstein, bæreevne og jordtrykk være relevante temaer.
Typiske verdier må brukes forsiktig
Det finnes erfaringsverdier for rasvinkel i sand, grus, pukk og sprengstein, men de bør ikke brukes ukritisk. Små forskjeller i kornform, finstoff, vanninnhold og komprimering kan gi stor forskjell i faktisk stabilitet.
Som praktisk tommelfingerregel kan finere og rundere masser ofte ha lavere rasvinkel enn grove, kantede og godt sorterte masser. For prosjektering er det likevel friksjonsvinkel, poretrykk, last, geometri og sikkerhetskrav som må vurderes, ikke bare hvordan massene legger seg naturlig.
Når rasvinkel ikke er nok
Rasvinkel er særlig relevant ved graving, grøfter, fyllinger, masselager, midlertidige skråninger og terrengendringer. En skråning som står i dag, kan rase ut senere hvis den belastes, graves i foten, utsettes for regn eller får vannsig gjennom massene.
Ved tiltak nær bygg, vei, nabogrense, ledninger, støttemur, bekk eller skråning bør rasvinkel derfor vurderes som del av en bredere geoteknisk vurdering. Dette gjelder særlig under marin grense, ved bløt grunn, fyllmasser, leire eller mulig kvikkleire.
Rasvinkel og geoteknisk vurdering
Rasvinkel bør vurderes geoteknisk når en skråning, fylling, grøft eller utgraving kan påvirke stabilitet, sikkerhet eller naboforhold. Det samme gjelder hvis kommunen ber om dokumentasjon av sikker byggegrunn, eller hvis tiltaket kan påvirke lokalstabilitet eller områdestabilitet.
Geotekniker AS kan vurdere om forholdene krever enkel faglig vurdering, geoteknisk notat, stabilitetsberegning, geoteknisk rapport eller vurdering eller geoteknisk prosjektering.
Kort oppsummert
Rasvinkel sier noe om hvor bratt løse masser kan ligge i en grense-/likevektstilstand. For sand, grus og pukk kan rasvinkel ofte forstås som en nedre friksjonsvinkel nær kritisk tilstand.
Når masser ligger i rasvinkel, er sikkerheten ofte lav og kan være rundt 1,0. Derfor er rasvinkel nyttig for å forstå materialoppførsel, men ikke nok som sikkerhetsgrunnlag for graving, fylling, støttemur eller bygging.
FAQ
Er rasvinkel det samme som friksjonsvinkel?
Ikke helt. For friksjonsmasser kan rasvinkel ofte ligge nær friksjonsvinkelen ved kritisk tilstand, men prosjekteringsverdier må vurderes ut fra massetype, pakningsgrad, vannforhold, spenningsnivå og sikkerhetskrav.
Er en skråning trygg hvis den ligger i rasvinkel?
Nei. Hvis massene ligger i eller nær rasvinkel, er de ofte nær en grense-/likevektstilstand. Sikkerhetsfaktoren kan være rundt 1,0, og små endringer kan utløse ras.
Hva påvirker rasvinkel mest?
Kornstørrelse, kornform, finstoff, vanninnhold, pakningsgrad, lagdeling og ytre påvirkning som graving, vibrasjoner og belastning nær kanten.
Kan rasvinkel brukes til graveskråning?
Ikke alene. Graveskråning må vurderes ut fra massetype, dybde, vann, varighet, last nær kanten, konsekvens ved brudd og lokale grunnforhold.