Forankring av kunstig sjøbunn - Stabilitet av berg mot uttrekking

Abstract

Et nytt konsept, utviklet av ÅF Reinertsen, for kryssing brede og dype fjorder går ut på å etablere en kunstig sjøbunn 30 meter under havnivå som overliggende broløsninger kan forankres mot. Den kunstige sjøbunnen spennes opp på tvers av en fjord og forankres i berg på hver side. Bergforankringene/ landfestet må tåle betydelige strekkrefter. Prinsippet for bergforankringene er at bergmassen skal gi nødvendig motstand mot utrivning.

Det vil i denne masteroppgaven utføres analyser på stabilitet av berg mot utrivning, med utgangspunkt i kryssing av Bjørnafjorden. Formålet med oppgaven er å vurdere om planlagt landfestet gir tilfredsstillende stabilitet med geologiske forhold tilsvarende de i Bjørnafjorden. Det vil også vurderes hvordan bergets mekaniske egenskaper, spekker/ slepper, vann, terrengoverflate og bergspenninger påvirker stabilitet av berg mot utrivning. Stabiliteten er vurdert med likevektsberegninger og med numerisk modellering.

I likevektsberegningene er det tatt utgangspunkt i en plan utglidningsmodell der en skjærsprekk og en avlsøningssprekk definerer utrivningslegeme. Resultatene viser at stabiliteten av utrivningslegeme er sensitiv for geometrien av den ytre skråningen og stabilitet i ubelastet tilstand.

De numeriske analysene er basert på vurdering av total forskyvning og sensitivitetsanalyser på ulike parametere. RS3 analysene viser at stabiliteten er vesentlig bedre når problemet analysers i 3D, noe som betyr at effekter ut av planet er avgjørende for stabiliteten av utrivningslegeme. Analysene fra RS2 (2D) kan derimot anvendes for å illustrere hvordan ulike geologiske faktorer påvirker stabiliteten. Analysene fra RS2 viser at formen av utrivningslegeme styres av sprekker. Sprekker parallelt med utrivningsretningen gir dårligst stabilitet. Egenskaper og orientering av sprekker påvirker stabiliteten av utrivningslegeme mer enn bergmasseegenskaper. Modellen er sensitiv for geometrien av ytre skråning. Utrivningsretningen er i den retning avstanden fra landfestet til terrengoverflaten er minst. Økende skråningsvinkel medfører redusert stabilitet.

Resultatene viser at for geometriske og geologiske forhold tilsvarende de i Bjørnafjorden, er stabilitet av berg mot utrivning tilfredsstillende. Det er derimot ikke mulig å vurdere hvor stor margin det er mot utrivning. Det anbefales at det utføres deformasjonsmålinger på bergmassen når landfestet er etablert. Deformasjonsmålingene kan anvendes for å kalibrere den numeriske modellen, og dermed estimere margin mot utrivning.