Betongpropper i vannkrafttunneler: mekanismer og kapasitet

Abstract

Denne rapporten tar for seg betongpropper i vannkrafttunneler, mekanismer og kapasitet. Dagens regelverk legger opp til at kapasitet beregnes med konservative krav, en praktisk tilnærming til virkeligheten. Som følge av dette må konservative laster, skjærparametere og kriterier ligge til grunn for beregningene. Dette medfører at faktisk kapasitet ikke representeres av beregninger etter dagens regelverk. Beregnet sikkerhet mot brudd vil generelt være på sikker side, men forbli ukjent. Konsekvensen blir da ofte betongpropper med store dimensjoner for høye vanntrykk. Det er blitt gjennomført en studie av både internasjonal og norsk litteratur, regelverk og relevant forskning knyttet til problemstillingen. Drivende last vil primært bestå av et statisk vanntrykk på oppstrøms endeflate. Med tiden vil det bygges opp et poretrykk i betongen avhengig av tetthet mot fjell og betongens permeabilitet. Dette medfører at trykket som i starten virker på oppstrøms flate etter hvert forplanter seg bakover i proppen. Avhengig av initiell heft, kvalitet og trykk fra injiseringsmasser vil proppen kunne trekke seg sammen radielt. Noe av denne deformasjonen vil med tiden kunne gå noe tilbake ettersom poretrykket bygges opp i betongen. Det er generelt knyttet en del usikkerhet rundt mekanismer og kapasitet over ulike bruddplan i den undersøkte litteraturen. Ytterligere usikkerhet tilføres når faktiske forhold i sjiktet mellom propp og fjell er ukjente. Resultatene fra de numeriske analysene viser at krefter overføres til fjell innen en lengde tilsvarende ≈0.5-1 ganger diameteren til propp fra oppstrøms ende. Lengden på forankringssonen antas imidlertid å kunne variere en del avhengig av blant annet proppens geometri, fjellkvalitet, fordeling av ujevnheter, heft, stivhet til propp/fjell og vanntrykk. Generelt kan det sies at samvirket mellom propp og fjell er en svært kompleks og sammensatt problemstilling, og er den dag i dag ikke fullstendig forstått. Det er derfor et behov for å utvikle en metode med grunnlag i en mer vitenskapelig og konseptuell bakgrunn.