Vurdering av ingeniørgeologiske forhold og stabilitet ved norske hvelvdammer

Abstract

Hvelvdammer overfører store deler av kreftene de blir pålagt til fjellsidene, og det forutsetter derfor at bergmassen er i stand til å motstå disse kreftene. %Det har blitt stilt spørsmål ved langtidsstabiliteten til noen av dammene som har blitt bygget i Norge. Denne masteroppgaven fokuserer på tre norske hvelvdammer som er bygd i forskjellige tidsperioder. Slettedalen dam ble bygd på 60-tallet og designpraksis var da i stor grad basert på erfaring. Vinkelfallet dam ble bygd på 80-tallet og det er utført stabilitetsberegninger med en anerkjent metode, men det har likevel vært rapportert om noen problemer knyttet til vederlagene. Sarvsfossen dam er under bygging og forventes å være et eksempel på god praksis. Det er i denne sammenheng interessant å sammenligne de ingeniørgeologiske forholdene ved dammene og evaluere designpraksis. Ingeniørgeologiske problemstillinger som er relevante for hvelvdammer er gjennomgått i en teoridel. I analysedelen er de viktigste problemstillingene for hver av dammene analysert. Det er utført kinematisk analyse av hvelvdammenes vederlag. Det er ikke identifisert potensiale for plan eller kileutglididning i noen av vederlagene, men det er identifisert potensiale for utvelting ved Slettedalen og Vinkelfallet dam. Imidlertid er det konkludert med at utvelting vil styres av ytre faktorer og vil ikke ha noe å si for stabiliteten, så lenge den utsatte bergmassen er beskyttet mot flomvann. I analysen av Sarvsfossen dam er fundamentets tetthet vurdert. Det er konkludert med at fundamentet er så godt som helt tett etter injisering. Deformasjonsmålinger viser at det kan være bevegelser i det høyre vederlaget til Vinkelfallet dam. Det er derfor utført en numerisk analyse for dette vederlaget. I første omgang ble det forsøkt å estimere bergmassens deformasjonsmodulus ut fra deformasjonsmålingene. Resultatene fra denne analysen ble brukt i en Shear Strength Reduction (SSR) analyse. Denne analysen viser at et brudd vil være komplisert og vil involvere utvelting, gliding langs lagdelingsplan og skjærbrudd. På grunn av usikkerheter forbundet med modellen har det ikke blitt konkludert med noen sikkerhetsfaktor for fundamentet. Ut fra vurderingen av dammene er det konkludert med at injeksjon, drenering og instrumentering er mer vektlagt i designet av de to nyeste dammene. Det er brukt nye metoder for å vurdere vederlagenes stabilitet ved Vinkelfallet og Sarvsfossen dam. Problemene som er relatert til Vinkelfallet dams vederlag skyldes at de geologiske forholdene er vanskelige og at noen utfordringer kunne vært håndtert bedre. Det er også påpekt at metoden som ble brukt for å regne ut stabiliteten ikke tar høyde for bergmassens oppførsel. Designpraksis for Sarvsfossen dam vurderes å bedre enn for de to andre dammene.Det er avslutningsvis konkludert med flere faktorer som er viktige for et suksessfullt design og en pålitelig stabilitetsvurdering. Av disse er de viktigste: 1) oppfølging av instrumentering, 2) vurdering av bergmassens erosjonspotensiale før første oppfylling og beskyttelse av utsatt bergmasse og 3) være klar over begrensningen til stabilitetsberegningsmetoden som blir brukt.