Berginjeksjon vurdert i forhold til Q-systemet og in-situ bergspenninger

Abstract

Innlekkasje av vann er ofte en stor hindring under driving av tunneler og bergrom. Vann fra grunnvann eller vannmasser strømmer ned gjennom diskontinuiteter i bergmassen og kan føre til saktere fremgang og økte kostnader. Sementbasert forinjeksjon den vanligste metoden for å redusere innlekkasje i norske tunneler, slik at tetthetskravene oppfylles. Siden injeksjon typisk medfører store kostnader, er det gunstig å redusere overforbruk av injeksjonsmasse.

Masteroppgavens hovedformål er å undersøke om sammenhenger kan trekkes mellom forbruket av injeksjonsmasse og geologien innenfor injeksjonsskjermer. Det brukes data fra to undersjøiske veitunneler i Nordøyvegen, et infrastrukturprosjekt i Møre og Romsdal. Tunnelene er injisert med høyt trykk, hovedsakelig i prekambrisk grunnfjellsgneis, som vil si at oppgaven mest nøyaktig gjenspeiler resultater for høytrykksinjeksjon i ortogneiser og lignende metamorfe bergarter.

Geologi og injeksjon evalueres individuelt i 12 tunnelpartier, og det utføres kvantitative analyser av korrelasjonen mellom mengde injeksjonsmasse og geologiske parametere for 48 injeksjonsskjermer. Det analyseres parametere innenfor Q-systemet (Q-verdi, RQD, RQD/Jn, Jr/Ja og SRF) og sprekkesett subparallelle med største hovedspenning. Det vurderes, til tross for at det ikke er gjort spenningsmålinger ved Nordøyvegen, at største hovedspenning i området er orientert Ø-V.

Ingen sterke korrelasjoner ble funnet mellom mengde injeksjonsmasse og de geologiske parameterne, som vil si at det ikke kan konkluderes at sammenhenger finnes. To moderate korrelasjoner observeres, som indikerer trender for at lavere verdier av Jr/Ja og sprekkesett subparallelle med største hovedspenning korrelerer med større masseforbruk.

Av de tre tunnelstuffene som oppgaven ser på, ser injeksjonsskjermene fra Longva stuff til å skille seg ut. Om kun Longva stuff tas i betraktning får masseforbruk sterk korrelasjon med både Q-verdi, alle undersøkte Q-parametere unntatt SRF og sprekkesett subparallelle med Ø-V.

Gjennom evaluering av partiene kommes det fram til at de fleste injeksjonsskjermene har større masseforbruk ved lave Q-verdier, med unntak som inkluderer alle partier i tunnelstuffen Fjørtofta sør og to partier i stuffen Fjørtofta nord. Bergmassen i disse skjermene er hovedsakelig av høy kvalitet, og det brukes moderate eller store mengder injeksjonsmasse. Det observeres også at injeksjonsskjermer vanligvis overlapper i større grad i bergmasse med lave Q-verdier.

Water leakage is often a large obstacle during the excavation of tunnels and rock caverns. Water from groundwater or bodies of water flows down through discontinuities in the rock mass and can lead to slower progress and increased costs. Cement pre-grouting is the most common method of reducing water leakage in Norwegian tunnels, such that the sealing requirements are met. Since grouting generally entails high costs, it is advantageous to reduce the overconsumption of grout.

This master’s thesis’ main objective is to investigate whether links can be drawn between the grout consumption and the geology within grout curtains. The data used are from two undersea road tunnels in Nordøyvegen, an infrastructure project in Møre og Romsdal. The tunnels are grouted with high pressure, mainly in Precambrian gneisses, meaning that the thesis most accurately reflects the results of high pressure grouting in orthogneisses and similar metamorphic rock.

Geology and grouting are assessed individually in 12 tunnel sections, and quantitative analyses of the correlation between the amount of grout and geological parameters for 48 grout curtains. There are analyses of parameters from the Q-system (Q-value, RQD, RQD/Jn, Jr/Ja and SRF) and joint sets which are subparallel with the largest principal stress. It is estimated, despite there being no stress-measurements at Nordøyvegen, that the largest principal stress in the area is E-W.

No strong correlations were found between amount of grout and the geological parameters, meaning that it cannot be concluded that any relationships exist. Two moderate correlations are observed, indicating trends in which lower values of Jr/Ja and joint sets subparallel with the largest principal stress correlate with greater grout consumption.

Out of the three tunnel faces examined in the thesis, the grout curtains from the Longva face appear to stand out. If only the Longva face is considered, grout consumption is strongly correlated with Q-value, all investigated Q-parameters except SRF and joint sets which are subparallel with E-W.

Through the assessment of the tunnel sections, it is reached that most grout curtains have a larger grout consumption at lower Q-values, with exceptions that include all sections from the tunnel face Fjørtofta sør and two sections from the face Fjørtofta nord. The rock mass in these grout curtains is mainly of high quality, and moderate or large amounts of grout are used. It is also observed that grout curtains usually overlap to a greater extent in rock mass with low Q-values.