Analyse av ingeniørgeologiske problemstillinger knyttet til drivingen av to vertikale ventilasjonssjakter med sjaktsynking på Kvitsøy i forbindelse med Rogfast-prosjektet

Abstract

I forbindelse med Rogfast-prosjektet skal det bygges to vertikale ventilasjonssjakter på Kvitsøy. Da denne oppgaven ble utformet var planen at sjaktene skulle drives med metoden sjaktsynking, som er en drivemetode som er lite utbredt i Norge. Sjaktene vil ha en lengde på ca. 250 meter, og en diameter på 10 meter. Denne masteroppgaven tar for seg en vurdering av potensielle problemstillinger knyttet til sjaktstabilitet og vanninnlekkasje, samt forslag på tiltak for vann- og bergsikring som kan være aktuelle for å redusere risikoen.

Det har blitt gjennomført en litteraturstudie for å etablere et teoretisk og empirisk grunnlag knyttet til drivemetoden sjaktsynking. I dette litteraturstudiet ble geologiske forhold som påvirker stabiliteten under sjaktsynking og hovedtyper av stabilitetsproblemer belyst. I tillegg ble det sett på erfarte utfordringer knyttet til sjaktsynking fra tidligere norske og internasjonale prosjekter.

Tidligere geologiske feltarbeider på Kvitsøy i forbindelse med Rogfast-prosjektet har blitt gjennomgått kort. I tillegg har det blitt utført egen ingeniørgeologisk feltkartlegging på Kvitsøy. Kartleggingen innebar klassifisering av bergmassen (Q-verdi, GSI), samt måletaking av sprekkedata. Kjerneprøver fra borehull i nærheten av den planlagte plasseringen til sjaktene har også blitt hentet ut. På disse kjerneprøvene har det blitt foretatt laboratorieundersøkelser for å tallfeste Kvitsøy-bergmassen sine egenskaper (UCS, E-modul, Poissons forholdstall, friksjonsvinkel). Det har også blitt gjennomført en numerisk analyse med fokus på bergtrykksproblemer rundt de to ventilasjonssjaktene ved forskjellige dyp.

Avslutningsvis diskuteres og drøftes resultatene fra de foregående analysene. Resultatene fra de forskjellige analysene viser at bergmasseforholdene på Kvitsøy er relativt gode, men at det finnes enkelte problemstillinger som kan dukke opp under drivingen av sjaktene. Det mest reelle stabilitetsproblemet er knyttet til utfall av masser fra sjaktveggene. I tillegg er muligheten tilstede for at svakhetssoner eller partier med vanninnlekkasje kan treffe sjaktene.

In connection with the Rogfast-project, two vertical ventilation shafts will be built on Kvitsøy. When this master's thesis was started, the plan was for the shafts to be excavated using the shaft sinking method, which is a method that is rarely used in Norway. The shafts will have a length of approximately 250 meters, with a diameter of about 10 meters. This master's thesis deals with an assessment of potential issues related to shaft stability and water inflow.

A literature study has been carried out to establish a theoretical and empirical basis related to shaft sinking. This literature study has looked at geological conditions that affects the stability during shaft sinking, as well as the main types of stability problems related to this excavation method. Previous experienced challenges related to shaft sinking from both Norwegian and international projects have also been studied.

An engineering geological field survey has been carried out on Kvitsøy. This field survey consisted of classifying the rock mass with both the Q-system and GSI, as well as measurements of fractures (strike/dip). Core samples from boreholes drilled near the location of the planned shafts were also retrieved. Laboratory tests have been performed on these core samples to quantify the properties of the Kvitsøy rock mass (UCS, E-modulus, Poisson's ratio, friction angle). A numerical analysis has also been carried out with a focus on deformation problems around the two ventilation shafts at different depths.

Finally, the results from the previous mentioned investigations are discussed. The results from the various investigations shows that the rock mass conditions on Kvitsøy are relatively good, but that there are some issues that may arise during the excavation of the shafts. One of these issues is related to the stability of unstable rock fall from the shaft walls.