Verdien av kjerneborehull for økt forståelse av stabilitetsforhold ved Åknes skredområde

Abstract

Ved Synnylvsfjorden i Møre og Romsdal ligger det ustabile fjellpartiet Åkneset. Raser hele fjellpartiet, med et potensielt volum på 54 millioner m3 ned i fjorden vil dette skape en katastrofal flodbølge. På grunn av denne faren har fjellsiden blitt undersøkt og overvåket i over 30 år.

Skredområdets enorme volum gjør det vanskelig å implementere fysiske sikringstiltak for å hindre skred. Derfor ønsker Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) å undersøke om drenering av fjellsiden kan ha en stabiliserende effekt. Et prosjekt er satt i gang for å øke kunnskapen og for å utføre nye undersøkelser ved Åkneset. Denne masteroppgaven er en del av dette prosjektet. I oppgaven er informasjon fra fire nye borekjerner blitt analysert. I tillegg er det gjort en kartlegging av glideplan, samt laboratorietester av kjerprøver fra borehullene. Hovedformålet er å øke forståelsen for skredområdet.

Informasjon fra kjerneloggingen av to borehull fra 2018 er sammenstilt og diskutert. Bergarten er en gneis med variasjon i farge og kornstørrelse. Kjernene består mineraler som kvarts, feltspat og biotitt. Begge kjernene viser høy oppsprekking de første 25-40 meterne og en gradvis overgang til massivt berg ved omtrent 60-70 meters dyp.

DMS (Differential monitoring of stability) målinger har vist hvor det er bevegelse i borehullene. Ved å sammenligne DMS med kjernelogger, kjernebilder og televiewer er glideplan forsøkt identifisert. Sonene med bevegelse er tegnet inn i profiler som glideplan. En tolkning av glideplanenes utstrekning er gjort mellom borehullene, og har vist glideplan som i stor grad følger topografien.

Flere av de identifiserte glideplanene ligger i en gneis som er mørkere og mer finkornet enn bergmassen rundt. Bergmassen fra disse skjærsonene er testet på laboratoriet. Det er utført enaksialtest, treaksialtest, tilttest samt måling av tetthet og lydhastighet.

Treaksialtesten ble utført på kjerner fra borehull KH-01-17 og viser en E-modul som spenner fra 8,9-24,3 MPa, Poissons forhold varierer mellom 0,28-0,41 og enaksiell trykkfasthet varierer fra 37,5-64,8 MPa. Analyse i RocData ga en Hoek-Brown konstant for intakt berg mellom 3,3-13,3. Dette er lave verdier for både trykkfastheten og Hoek-Brown konstanten sammenlignet med gneis og andre undersøkelser fra Åkneset. Variasjonen i bergartsstyrke ser ut til å ha sammenheng med nærheten til glideplanet. Kohesjon og friksjonsvinkel vil variere med normalspenningen på planet, og er dermed avhengig av høyden til grunnvannsspeilet. Kjerner fra borehull KH-02-17 ble testet enaksielt, og viste mindre variasjon og noe høyere trykkfasthet enn kjernene fra KH-01-17. Disse nye parameterne funnet på laboratoriet kan videre benyttes til numerisk analyse av Åkneset.

Åkneset is a slope susceptible to rockslide, located in the mountainside by Synnylvsfjorden in the county of Møre and Romsdal, Norway. If the potential volume of 54 million m3 plunges into the fjord, it will generate a devastating tsunami. Therefore, the rock mass has been continuously investigated and monitored for more than 30 years.

Due to the enormous volume, it is challenging to implement physical measures to completely prevent a rockslide. Therefore, the NorwegianWater Resources and Energy Directorate wants to investigate whether the drainage of the mountain side can have a stabilizing effect. A project has been started to increase the level of information and carry out further research into the stability issues of Åkneset; this master thesis is a part of this ongoing research. In this thesis, information from four new drill cores has been analysed. Moreover, identification of the sliding area has been performed alongside laboratory testing of the cores extracted.

Information from the core logging of two boreholes from 2018 is compared and discussed. The rock type is gneiss with variation in both colour and grain size. The cores consist of quartz, feldspar and biotite. Both cores show a high degree of fracturing the first 25-40 meters and a gradual transition towards massive a rock mass at a depth of 60-70 meters.

DMS (Differential monitoring of stability) measurements indicate where there is movement in the boreholes. By comparing DMS with core log, core pictures, and televiewer, the position of the sliding planes has been attempted identified. The extension line of the sliding planes between boreholes has been interpreted and shows that the sliding planes mainly follows the topography.

Several of the identified sliding planes are located in a gneiss that is darker and finer grained compared with the rest of the formation. Rockmass from these shear zones are testet at the laboratory. Uniaxial compressive tests, triaxial compressive tests, tilt tests and measurement of density and sound velocity, were performed in the laboratory.

The triaxial test was performed at cores from bore hole KH-01-17 and showed an E-modulus that ranges from 8.9-24.3 MPa, a Poisson ratio between 0.28-0.41 and a uniaxial compressive strength that varies from 37.5-64.8 MPa. An analysis in RocData gave a Hoek-Brown constant of intact rock between 3.25-13.3. These are low values for both the compressive strength and the Hoek-Brown constant compared to gneiss in general and earlier investigations at Åkneset. The variation in rock strength seems to be related to the proximity to the sliding plane. Cohesion and friction angle vary with the normal stress at the sliding plane and depends on the level of the groundwater table. A uniaxial compression test was performed on the cores from KH-02-17 and showed less variation and slightly higher strength than bore hole KH-01-17. The parameters found in the laboratory can be utilized in numerical modelling of Åkeneset.