Analyse av ingeniørgeologiske forhold for sjakter i forbindelse med kraftutbyggingen i Tosbotn

Abstract

Denne oppgaven er basert på feltarbeid ved Bjørnstokk kraftverk, med laboratorieundersøkelser og numeriske modelleringer. Undersøkelsene er gjort for å få oversikt over de ingeniørgeologiske forhold som preger området. Resultater fra feltarbeidet ble brukt for å vurdere Bjørnstokk sjakt, og forhold som kan forventes i nærliggende sjakter. Feltkartlegging avdekket at bergmassekvaliteten ved Bjørnstokk, Leiråa og Tverråa kraftverk er av god til bra kvalitet, med Q-verdier mellom 5,2 og 20, og GSI mellom 65 og 75. Det ble også samlet bergprøver og sleppeprøver for testing på laboratoriet hos Sintef/NTNU. Laboratorieundersøkelser gjort på disse prøvene viste prøvene at berget i en svakhetssone i Leiråa har svellende egenskaper. Det er vanskelig å si hvor stort det in-situ svelletrykket er, men ødometerforsøk av bulkprøve ga et høyt svelletrykk (0,5 MPa). Videre viste tredimensjonale målinger av en intakt bergterning en utvidelse på opptil 1,62 % langs den ene aksen. I tillegg er det påvist svelling gjennom en XRD-analyse av bergarten i svakhetssonen. Det er også gjort forsøk for å fastslå enaksiell trykkfasthet (UCS), E-modul og Poisson s ratio for svakhetssonen, granitten og monzonitten. Disse resultatene ble brukt som inngangsparametere til numerisk modellering i programmet Phase2. Modelleringen ble utført for sjakta i Bjørnstokk, og viste at det ikke oppstår brudd i bergmassen når det modelleres et sjaktsnitt i granitten (funnet svakere enn monzonitt ved UCS-forsøk). Dette gjaldt for begge spenningssituasjonene det ble modellert for. Når det ble modellert et sjaktsnitt igjennom svakhetssonen, ble en relativt stor bruddsone og deformasjon dannet. Både bruddsonen og deformasjonen ble betydelig redusert med bolter (0,8 m, 4 stk. i snittet) og 10 cm fiberarmert sprøytebetong. Det er sannsynlig at svakhetssoner og bergmasse innehar de samme egenskapene innenfor et relativt begrenset området, og spesielt hvis de er innenfor de samme bergartsregionene. Det må derfor forventes at svakhetssoner i Leiråa, Tverråa og Tosdalen har de samme egenskapene som i Bjørnstokk, og må sikres deretter. Monzonitt og granitt på disse plassene trenger sannsynligvis ikke systematisk sikring. Sikring av enkeltstående løse blokker/kiler må vurderes fra plass til plass. Funn i denne oppgaven bør ikke anvendes for Storelva kraftstasjon, da den ligger i glimmerskifer og kalkspatmarmor. Bergmasse og svakhetssoner vil her ha andre egenskaper enn for de øvrige områdene.