In-depth assessment on the structural geological and engineering geological condition of the weakness zone at Svandalsflona HPP

Abstract

Stutakvelven er en sjakt med 45 graders helning som fungerer både som innløpstunnel og svingesjakt. Den er en del av Svandalsflona vannkraftverk som er lokalisert i et område preget av deformerte kaledonske skyvedekker. Sjakten krysses av en steil svakhetssone. Driving gjennom denne sonen viste seg å være utfordrende og det ble derfor konstruert et støp i rektangulær form for å sikre sonen, som etterlot et tomrom mellom konstruksjonen og hengen.

I 2008, etter 30 år med drift, oppstod et ras i sjakten. Dette ble oppdaget ved unormalt høy vannstand i innsjøen Stutakvelven samt ved observasjon av et synkehull i topografien nært lukehuset. Nærmere undersøkelser bekreftet at sjakten var blokkert. Seks måneder senere, under et forsøk på å rydde unna massene, oppstod et plutselig vannutløst ras som førte til at to arbeidere mistet livet. Dette nødvendiggjorde grundige undersøkelser, inkludert en undersøkelse utført av Panthi (2014) som har lagt grunnlaget for denne masteroppgaven.

Stabilitetsvurderinger er utført basert på feltundersøkelser og bergmekanisk laboratorietesting. Den numeriske analysen indikerer at den anvendte sikringen i utgangspunktet skulle være tilstrekkelig for å hindre et større ras, på tross av stabilitetsutfordringer med tomrommet i hengen. Undersøkelser av kollapsen indikerer at utilstrekkelig sikring tillot erosjon av bergmassen bak sikringsstøpet som førte til en gradvis økende belastning på sikringen. Dette førte igjen til delvis brudd i sikringsstøpet som resulterte i kollapsen. Dette ble også indikert i undersøkelsene i etterkant av raset.

Denne masteroppgaven er en del av det pågående forskningsprosjektet til FME HydroCen vedrørende langtidsstabilitet, som inkluderer forskning på effekten av vanntransienter indusert av hyppige start-stopp sekvenser etter endringen i operasjonsregime til etterspørselsstyrte vannkraftverk. I lys av dette er det mulig at sikringen ved Stutakvelven ikke var tilstrekkelig dimensjonert for å motstå hyppigere endringer i vannivået som en følge av de økte start-stop-sekvensene og varierende strømproduksjon.

Case-studiet avdekker et fellestrekk mellom flere ras i svakhetssoner i nyere tid, nemlig at disse sonene ikke er tilstrekkelig sikret. Dette gjelder særlig hvor omhyggelig sensitive soner dekkes og sikres i godt sideberg for å holde vann borte og dermed forhindre erosjon. Det bør derfor etterstrebes mer presis kunnskap om sikring av svakhetssoner med hensyn til dette.