Steinfyllingsdammers motstand mot indre og ytre erosjon og vurdering av dam Jukla erosjonsstyrke.

Abstract

Fyllingsdammer består av oppfylte og komprimerte materialer av jord, grus eller sprengstein. Homogene fyllingsdammer består av et tett materiale, mens soneinndelte fyllingsdammer er delt i soner med ulike egenskaper. Erosjon oppstår hovedsakelig på grunn av påkjenninger fra strømmende vann. Ytre erosjon forekommer på damoverflaten, mens indre erosjon oppstår inn i dammen som følge av vanngjennomstrømninger. Filtersonen skal beskytte mot indre erosjon og befinner seg i overgangen mellom soner av ulik korngradering. Filterets viktigste oppgave er å hindre transport av finstoff og være drenerende. Skråningsvernet skal beskytte dammen mot ytre påkjenninger. Den norske metoden for å sikre skråningen er kalt plastring, der steinen er ordnet med individuelt lagte stein. Formålet med denne oppgaven er å vurdere sikkerheten på Jukla hoveddam. Vurderingen skal gjøres ved hjelp av to-dimensjonale plastringsforsøk, tre-dimensjonal beregninger, samt fra krav i de norske retningslinjer. I plastringsforøkene er tre parametere blitt testet ut: Skråningshelning, og plastringens størrelse og helning. Forsøkene viste at dammen tålte større gjennomstrømninger desto større steinen og slakere skråningshelning var. Litt uventet var plastringssteinen sterkest med en helning på 45{}^{circ} målt i forhold til skråningshelningen. For å gi en konkulusjon på hvilken helning som er den sterkeste, bør flere modellforsøk utføres. Basert på Jukla hoveddams parameter, tålte dammen en vannføring på 1,87-3,89 m{}^{3}/s/m i prototyp. De tre-dimensjonale beregningene ble utført med CFD-programmet STAR CCM+. Følgende situasjoner ble undersøkt: Overtopping, piping, samt en fullstendig fjerning av tetningselementet i dammen. Resultatene viste at de numeriske programmet beregnet lavere lekkasje enn med tradisjonelle analytiske metoder. For å vite om programmet regner riktig bør beregningene bli verifisieres med forsøk i laboratoriet. Resultatene fra CFD-analysen kan likevel bli brukt for å gi et bilde på hvordan vannet strømmer gjennom dammen. Filteret på Jukla hoveddam tilfredstilte det selvtettende kriterier i de norske retningslinjer. Basert på analytiske metoder er utstrømningshøyde på Jukla hoveddam kalkulert til å ha en høyde på 4,7 m ved en tenkt lekkasje på 10 frac{m^{3}}{s} . Tåsteinen på Jukla hoveddam er noe mindre enn minimumskravet i forskriftene.