Show simple item record

dc.contributor.authorLoftesnes, Kristiannb_NO
dc.date.accessioned2014-12-19T11:54:08Z
dc.date.available2014-12-19T11:54:08Z
dc.date.created2011-02-04nb_NO
dc.date.issued2010nb_NO
dc.identifier396649nb_NO
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/235887
dc.description.abstractThe steep topography of Norway has caused numerous of large-scale rock slope failures with fatal consequences and the Norwegian Geological Survey landslide database covers over 3000 landslide events. Large-scale slope failures, such as the devastating tsunami triggering events in Loen (1905, 1936) and Tafjord (1934) highlight the importance in detecting instabilities in order to protect human lives and property (Kveldsvik and Einstein et al 2008). A potential slope instability has been detected at Svaddenipun, Rjukan (Dahlgren and Sletten et al 2004, NGI 2009). The municipality of Tinn have assigned the Norwegian Geotechnical Institute (NGI) to carry out a slope stability investigation. This master thesis is a contribution to this work, and the thesis main goal is to investigate the potential for large-scale failure through use of numerical modelling and processing of LiDAR-scans (Light Detection AndRanging laser) of the slope. By using new remote sensing technologies, such as LiDAR laser scanning, inaccessible sections within slopes may be evaluated; ensuring that the most important features,representative for the overall slope conditions, are detected. A LiDAR scanning of the Svaddenipun slope was completed in 2009 and processing of these data are one main objective in this thesis. Two scans from the upper section of the slope are processed with the goal of extracting structural geological information on discontinuities controlling stability. Numerical analysis of rock slope stability has gained popularity in pace with the technological development, allowing huge amounts of data to be processed and evaluated.By applying the“shear strength reduction technique” (SSR-analysis) in a Phase2 finite element model of the Svaddenipun slope, both factor of safety (FOS) and the location of the most probable failure surface may be obtained. The latter is vital in stability analysis when the failure mode is complex, as is expected to be the case at Svaddenipun. A present shear zone at Svaddenipun is assumed to have major influence on slope stability. A parameter study is thus conducted to detect critical shear zone strengths parameters causing slope failure. Results from processing of LiDAR data confirm the discontinuity pattern found in the field investigations, indicating that all fracture planes influencing slope stability have been detected. The two major fracture sets are recognized, and in addition, a third fracture set (K3)shows high appearance in LiDAR scans. An additional fracture set that could serve as a daylighting failure surface, extending from the present shear zone to the terrain surface, is not detected. For total slope failure to occur, failure must thus propagate through intact metarhyolite. The high strength of the metarhyolite increases the total shear strength along themost likely failure surface, and the probability of failure is reduced. Numerical modelling results indicate that the Svaddenipun slope is at a non-critical stability state. A critical stability state is indicated by a factor of safety value of 1, however unrealistic shear zone strength values have to be applied to the different slope models in order to obtain such low factor of safety values. The actual factor of safety within the Svaddenipun slope is thus higher than 1. According to Hoek and Bray 1981, a factor of safety larger than 1,5 indicates a long-term slope stability state. Simulations with shear zone parameters similar to the assumed sliding surface in the Åknes rock slope, western Norway, show factor of safety values close to this criterion. Based on this result, in addition to the fact that the actual factor of safety for the Svaddenipun slope is unknown, the potential for long-tem instability within the Svaddenipun slope cannot be excluded. Modelling results detect the most probable failure surface to occur mainly along the shear zone, with propagation through intact metarhyolite creating a daylighting surface around 725m.a.s.l. The minimum, and most likely large-scale failure volume includes approximately 2,2million m3. According to Loftesnes 2009, this volume is larger than the minimum release volume that is needed for a rock avalanche to cross the entire Vestfjord valley. Maximum failure volume involves 5,15 million m3. Uncertainties both regarding model setup and input parameters may reduce representativeness of the completed calculations. Most critical parameters governing slope stability are the strength properties of the shear zone. A different slope model with outcropping of the shearzone in the lower talus slope would dramatically change stability assessment. Shear zonestrength parameters would then become even more vital in controlling slope failure. Modelsensitivity to water is high, indicated by significant reduction in stability; however thenumerical model is more sensitive to changes in shear zone strength parameters. The present uncertainties in model setup and input parameters combined with the severe consequences of a slope failure at Svaddenipun highlight the importance of further slope stability investigations. Deformation measurements across open fractures may detect whether processes at Svaddenipun are active or remnant. Further LiDAR survey may detect whether active displacement along shear zone are occurring or not. If such investigations detect substantial ongoing shear zone displacement, the focus of obtaining good estimates on shear zone strength parameters should be increased. Core drillings should then be considered despite the high costs of such methods.nb_NO
dc.description.abstractDen bratte topografien i Noreg har ført til mange storskala fjellskred med alvorlege konsekvensar. Norges Geologiske Undersøkelse sin skreddatabase inneheld over 3000 hendingar, og storskala fjellskred, slik som dei fatale skreda i Loen (1905, 1936) og Tafjord(1934) viser viktigheita av å oppdage slike ustabile fjellparti (Kveldsvik and Einstein et al 2008). Eit potensielt ustabilt fjellparti er oppdaga ved Svaddenipun, Rjukan (Dahlgren og Sletten mfl 2004, NGI 2009). På bakgrunn av dette har Tinn kommune engasjert Norges Geotekniske Institutt (NGI) til å foreta undersøkingar av stabiliteten til dette fjellpartiet. Denne masteroppgåva er ein del av undersøkingsopplegget, og hovudmålet med oppgåva er å vurdere potensialet for storskala utrasning gjennom bruk av numerisk analyse og bearbeidingav LiDAR (Light Detection And Ranging laser) data. Ved å ta i bruk nye metodar for fjernanalyse, som til dømes LiDAR skanning, kan utilgjengelege delar av skråningar kartleggast. Dette bidreg til å sikre at dei mest kritiske eigenskapane, representative for ei skråning som heilheit, vert avdekka. Ei LiDAR – undersøking ved Svaddenipun vart utført i 2009, og prosessering av desse data er ei av hovedoppgåvene i denne masteroppgåva. To scannar frå den øvre delen av skråninga er analysert med hensyn på å hente ut informasjon om sprekkeorientering i skråninga. Numerisk analyse av skråningsstabilitet har vorte meir og meir vanleg i takt med den teknologiske utviklinga som tillet prosessering og evaluering av store mengder data. Ved å bruke ein såkalla “skjærstyrkereduksjonsteknikk” (SSR-analyse) i det numeriske modelleringsprogrammet Phase2 kan ein få viktig informasjon om stabiliteten til ei fjellskråning. Informasjon om sikkerheitsfaktor (FOS) og plasseringa av den mest sannsynlege bruddflata kan beregnast. I skråningar der bruddmekanismen er kompleks,beståande av fleire ulike bruddflater, er simuleringar for bestemmelse av lokasjonen tilbruddflata særs viktig. Ved Svaddenipun ventast ei slik kompleks bruddflate, difor er bruk av SSR-teknikken godt egna for denne analysen. Eit parameterstudie er også gjennomført for å avdekke dei kritiske skjærstyrkeparametrane som fører til utglidning for den markanteskjærsona ved Svaddenipun. Det er anteke at denne sona har stor innflytelse på stabilitetssituasjonen. Resultat frå LiDAR scanninga samsvarar med resultata frå sprekkemålingar utført i felt. Dei to mest markante sprekkessetta er også avdekka av scanneren, i tillegg er eit tredje sprekkesett tydeleg på LiDAR – skanningane. Eit fjerde sprekkesett med utgåande i fjellsida som vil kunne danne eit bruddplan saman med skjærsona, er ikkje oppdaga av LiDAR – undersøkinga. For å få storskala utglidning må dermed bruddflata gå gjennom intaktmetaryolitt. Den høge styrken til metaryolitt aukar dermed den totale skjærstyrken langsbruddflata, og sannsynet for utglidning vert redusert. Modelleringsresultata indikerer at Svaddenipun – fjellsida er i ein stabil tilstand. Kritisk stabilitet indikerast ved ein sikkerheitsfaktor lik 1. For å oppnå dette for dei ulike modellane i den numeriske analysen, må urealistiske skjærsone parametrar brukast som input. Den faktiske sikkerheitsfaktoren for skråninga må difor være større enn 1. I følgje Hoek og Bray 1981, indikerer ein sikkerheitsfaktor større enn 1,5 at ei skråning er stabil over lang tid.Simuleringar med skjærsoneparametrar lik dei for eit antatt bruddplan ved ustabiliteten Åknes i Møre og Romsdal, resulterer i ein sikkerheitsfaktor i nærleiken av dette kriteriet. På bakgrunn av dette, samt at den faktiske sikkerheitsfaktoren for Svaddenipun – skråninga ikkje er kjent, kan ein ikkje utelukke ustabilitet over eit lengre tidsperspektiv. Det mest sannsynlege bruddplanet vil i følgje den numeriske modelleringa hovudsakeleg følgje skjærsona, med utgåande i fjellsida gjennom intakt metaryolitt om lag 725 m.o.h. Det minste og mest sannsynlege storskala utrasningsvolumet er på om lag 2,2 millionar m3. I følge Loftesnes 2009, er dette volumet stort nok til at ei utrasning vil krysse heile Vestfjorddalen.Maksimalt utrekna utfallsvolum er på 5,15 millionar m3. Usikkerheiter både for oppsettet av den numeriske modellen og i inputparameterane kan redusere representativiteten til dei utførte beregningane. Den mest kritiske parameteren for stabiliteten til fjellsida er styrkeparameterane til skjærsona. Ein annan skråningsmodell, med til dømes utgåande skjærssone i nedre del av ura i fjellsida, vil endre stabiltetsvurderinga dramatisk, og styrkeparameterane til skjærsona vil då verte endå viktigare for stabiliteten. Den numeriske modellen viser også ein betydeleg reduksjon av stabiliteten når skråninga er delvismetta av vatn, likevel er modellen meir sensitiv for variasjon i styrkeparametrane tilskjærsona. Usikkerheitene i skråningsmodellen og i input parametrar, kombinert med dei alvorlege konsekvensane av ei utglidning ved Svaddenipun, gjer at vidare undersøkingar av fjellsida er viktig. Defomasjonsmålingar over åpne sprekker vil kunne avdekke om prosessane ved Svaddenipun er aktive, og vidare LiDAR-undersøkingar vil kunne avdekke pågåande deformasjonar langs skjærsona. Dersom slike undersøkingar viser aktive prosessar bør einauke fokus på å avdekke betre styrkeparametrar for skjærsona. Kjerneboringar er då eit alternativ som bør vurderast, på tross av høge kostnader ved denne metoden.nb_NO
dc.languageengnb_NO
dc.publisherNorges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi, Institutt for geologi og bergteknikknb_NO
dc.titleSvaddenipun, Rjukan: Stability analysis of potentially unstable mountainsidenb_NO
dc.typeMaster thesisnb_NO
dc.contributor.departmentNorges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi, Institutt for geologi og bergteknikknb_NO


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record