Evaluering av lekkasje fra tilløpstunnel ved Holsbru kraftverk

Abstract

Ved design av trykktunneler er det viktig å unngå vannlekkasjer. Hovedregelen for å unngå hydraulisk splitting av bergmassen, er å sikre at minste hovedspenning er større enn vanntrykket langs hele tunnelen. Lekkasje fra trykktunneler er assosiert med stabilitetsproblem samtidig som det kan føre til store økonomiske tap for kraftselskapet. I Norge er det vanlig at trykksjakter og -tunneler er uforete.

Holsbru kraftverk ble åpnet i 2012. Kort tid etter oppstart ble det observert lekkasje som antas å stamme fra tilløpstunnelen. På grunn av omfanget på lekkasjen vurderes det å iverksette tiltak. I 2014 ble det utført inspeksjon av tilløpstunnelen og det ble oppdaget et området som ble ansett å være ustabilt og derfor bør ettersikres innen få år.

Hovedmålet med denne masteroppgaven har vært å undersøke og evaluere lekkasjen fra tilløpstunnelen. Ved hjelp av analytiske og numeriske metoder er det undersøkt om det har oppstått hydraulisk splitting langs tilløpstunnelen. Analysene er utført på bakgrunn av en teoretisk gjennomgang av designkriterier og prinsipper benyttet ved driving av trykktunneler. Videre er det forsøkt å estimere lekkasje fra tunnelen basert på empiriske metoder. Til slutt er det utført en stabilitetsanalyse av tunnelen.

Feltkartlegging i området viser at bergmassen er middels oppsprukket. Hovedsprekkesettet har strøk parallelt tunnelen og noen steder har sprekkene åpning opp mot 1 cm. Under feltkartlegging ble det samlet inn prøvemateriale som ble tester på laboratoriet. Resultatene er benyttet som input-parametere i analysene.

Basert på resultatene av de analytiske metodene har det ikke oppstått hydraulisk splitting i tunnelen. Numeriske analyser av lengdesnitt av tilløpstunnelen viser at minste hovedspenning er større enn vanntrykket langs hele tunnelen. Analyser av utvalgte tverrsnitt av tunnelen viser imidlertid at i soner rundt tunnelens periferi er minste hovedspenning mindre enn vanntrykket. Her vil det oppstå hydraulisk splitting av eksisterende sprekker.

Lekkasjeestimeringen ved bruk av Panthis metode viser en lekkasje mellom 68-200 liter per sekund fra tilløpstunnelen, noe som er mye høyere en 22 liter per sekund som ble målt i felt. Basert på sprekkenes karakteristikk i området, antas det at mye av vannet kommer opp i dagen i områder utenfor det som er kartlagt. Lekkasjen antas å være relatert til eksisterende sprekker i bergmassen.

Stabilitetsanalysen utført med svelletrykk på 2 MPa gjenspeiler forholdene funnet i tilløpstunnelen med oppsprekking av sprøytebetongen i hengen. Analysen viser at tunnelen vil være stabil ved å påføre et ekstra lag med sprøytebetong i hengen.