Uppsprucket kalkberg-påverkan på stödkonsturktioner

Abstract (Swedish)

I sydvästra Skåne består berggrunden huvudsakligen av kalkberg som överlagras av en fast lermorän. Kalkberget skiljer sig från andra bergarter genom sin relativt låga hållfasthet och sin ofta uppspruckna struktur. Detta resulterar i att kalkberg i många fall klassas som mjukt berg. Dessa egenskaper påverkar dimensioneringen av stödkonstruktioner, dess nedslagningsdjup samt de lasteffekter som utvecklas. Eftersom kalkberg dessutom är ett heterogent material med en varierande struktur och egenskaper, försvåras dimensioneringen ytterligare.

I Danmark och Köpenhamn är kalkberg vanligt, och mycket av den forskning som utförts på kalkberget har sitt ursprung där. I detta examensarbete analyserades hur de olika materialparametrarna hos kalkberget påverkade nedslagningsdjup och lasteffekter. Kalkberget modellerades i både klassiska jämviktsekvationer samt finita elementberäkningar. Syftet var även att ge vägledning till vad som bör beaktas vid dimensioneringen av sponter i uppsprucket kalkberg i framtiden.

Den litteraturstudie som gjorts visade att det under byggandet av citytunneln i Malmö gjordes många undersökningar av just kalkberg. Förundersökningarna visade att kalkberget hade egenskaper liknande en friktionsjord, med hög tryckhållfasthet och lägre draghållfasthet. För att undersöka frågeställningarna gjordes två analyser med två olika metoder av kalkberget; jämviktsberäkningar med jordtryck samt finita elementberäkningar i datorprogrammet PLAXIS. I jämviktsberäkningarna modellerades kalkberget utifrån dess friktionsvinkel samt effektiva kohesion, medan PLAXIS kunde ta flera hållfasthetsparametrar i beaktning. Utöver kalkbergets egenskaper är lermoränens mäktighet och dräneringsförhållanden två viktiga faktorer som påverkar nedslagningsdjupet.

Resultatet visade att kalkberg bör modelleras som en friktionsjord. Nedslagningsdjupet blir större i de mjukare hårdhetsklasserna. Detta kan förklaras dels av att sponten behöver ett större mothåll för att uppnå jämvikt, dels av att det i mjukare jordförhållanden är möjligt att driva ner sponten längre. Lasteffekterna skiljer sig mycket mellan de olika modellerna. I jämviktsberäkningar blir lasteffekterna markant högre än i PLAXIS. Vid enklare konstruktioner kan jämviktsberäkningarna ge en god överblick över förhållandena, men om sponten ska installeras under mer kritiska förhållanden är det bättre med en PLAXIS-modell.

Abstract

In the southwestern part of Skåne, the bedrock consists mainly of limestone, followed by sedimentary soils. Limestone differs from other rock types due to its relatively low strength and often fractured structure. This results in it being classified as a weak rock in many cases. These properties affect the design of retaining structures, their embedment depth and the effects of actions that develop. Since limestone is a heterogeneous material with varying structure and properties, practical design should take the sensitivity of the properties of the soil into account.

In Denmark and Copenhagen, limestone is common, and much of the research carried out on similar types of limestone originates from there. In this thesis, an analysis of how the different material parameters of the limestone governs the embedment depth and the effects of actions is presented. The limestone was modelled in both a limit equilibrium model (LEM) and finite element (FEM) calculations. The aim was also to provide guidance on what should be taken into account when dimensioning retaining structures in fractured limestone in the future.

The literature study showed that during the construction of the city tunnel in Malmö, a comprehensive site investigation was carried out to characterize the limestone. The preliminary investigations showed that limestone had properties including high compressive strength and lower tensile strength. To investigate the issues, two models of the limestone were made: equilibrium calculations with earth pressure and finite element calculations in PLAXIS. In the equilibrium calculations, the limestone was modelled based on its angle of friction and effective cohesion, while PLAXIS could take further strength parameters into account.

The results showed that the limestone should be modelled with drained soil parameters. The depth of impact is greater in the softer hardness classes. This can be explained partly because the sheet pile needs a larger support to achieve equilibrium, and partly because, in softer soil conditions, it makes it possible to drive the sheet pile down further. The effects of action differ greatly between the different models. In equilibrium calculations, the load effects are significantly higher than in PLAXIS. For simpler structures, the equilibrium calculations can provide a good overview of the conditions, but if the retaining structure is to be installed under more critical conditions, it is better to use a PLAXIS model.

Popular Abstract (Swedish)

I sydvästra Skåne består berggrunden till stor del av kalkberg. Kalkberg är mjukare än vanligt berg och tenderar att vara uppsprucket vid ytan. Detta examensarbete har undersökt hur det uppspruckna kalkberget påverkar stödkonstruktioner.

Vid projekt där konstruktioner måste ner under marken krävs det ofta att en stödkonstruktion appliceras för att förhindra att jord och vatten kommer in på arbetsplatsen, exempelvis en spont. Sponten fungerar då som ett plank för att bibehålla gropens stabilitet. I sydvästra Skåne går det att driva ner sponten ända ner till kalkberget men det är lite oklart hur stabilt det blir.

Kalkberg är vanligare i Danmark än det är i Sverige. Den här studien har därför utgått mycket ifrån hur de räknar på kalkberget i Danmark. För att klassificera kalkberg delas det upp i olika klasser beroende på hur hårt det är. Dessa hårdhetsklasser har olika egenskaper. Genom att variera dessa går det att undersöka hur långt sponten måste ner i kalkberget för att vara stabil beroende på bergets hårdhetsklass, samt hur sponten kommer reagera när berget och jorden trycker på den.

För att utföra beräkningarna på sponten användes två olika metoder, en handberäkningsmetod som bygger på jämvikts-ekvationer och ett datorprogram. Jämviktsekvationerna går ut på att sponten ska vara i balans. Jorden på ena sidan av sponten ska trycka lika mycket som berget på andra sidan. Datorprogrammet bygger på samma principer men tar hänsyn till fler aspekter.

I den här studien undersöktes hur olika beräkningsmetoder påverkar spontens nedslagningsdjup i kalkberget, hur stor kraft som behövdes för att hålla fast sponten, hur sponten reagerar i kalkberget samt hur det kan användas i framtiden. Det här är viktigt eftersom felaktiga beräkningar kan påverka stabiliteten och säkerheten på byggarbetsplatser.

Resultatet visar att kalkberget beter sig mer som en grovkornig jord än ett fast berg. I mjukare kalkberg är det lättare att slå ner sponten än i de hårdare. Det mjukare kalkberget behöver även ett större nedslagningsdjup för att sponten ska vara i balans. Jämviktsberäkningarna och datorprogrammet stämmer bra överens i de enklare beräkningsfallen, i mer komplicerade fall skiljer det mer. Ännu större skillnader blir det när gropen blir djup eller om det finns mycket vatten i området.

• author: Bengtsson, Sara
• supervisor: Erika Tudisco; Anders Beijer-Lundberg; Kristoffer Larsson
• organization: Geotechnical Engineering; Department of Construction Sciences
• alternative title: Fractured Limestone-Impact on the Design of Retaining Structures
• course: VGTM01 20261
• year: 2026
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Kalkberg Geoteknik Spont Stödkonstruktioner Schaktstabilitet PLAXIS
• publication/series: TVGT-5000
• report number: TVGT-5079
• ISSN: 0349-4977
• language: Swedish
• id: 9244006
• date added to LUP: 2026-06-26 15:13:23
• date last changed: 2026-08-19 07:37:11