| dc.description.abstract | Langs vei- og jernbanenettet i Norge finnes det mange høye og bratte bergskjæringer. Etter flere rashendelser de siste årene kan det stilles spørsmål ved om det i dag tas nok hensyn til om skjæringer er optimalt sikret og utformet.
I denne masteroppgaven har egnetheten til ulike metoder som kan brukes for å gjøre en stabilitetsvurdering av bergskjæringer med komplisert geologi eller skjæringsgeometri blitt vurdert. Det har blitt gjort en sammenligning av bruk av 3D-modell og feltarbeid som hjelpemiddel i stabilitetsvurderinger, i tillegg til en sammenligning av beregningsmetodene kinematisk analyse, SMR-metoden, tradisjonell likevektsanalyse, partialfaktormetoden og probabilistisk analyse. Det har også blitt forsøkt å optimalisere utforming av enkelte utvalgte skjæringer med valg av geometri utover det som er gitt av krav fra Statens Vegvesen i håndbok N200.
I samarbeid med Sweco Sør ble to dobbeltsidige bergskjæringer som bygges i forbindelse med ny E39 mellom Kristiansand vest og Mandal øst valgt som casestudie for oppgaven. Feltarbeid som ble utført på skjæringene var bildetaking med drone og innmåling av kontrollpunkter til 3D-modellene, og kartlegging av inngangsparametere til de ulike beregningsmetodene. Enkelte inngangsparametere kartlagt i felt ble også hentet fra ingeniørgeologiske rapporter fra Norconsult. For kartlegging av inngangsparametere til ulike beregningsmetoder og bestemmelse av plassering av sikring i 3D-modeller, ble programvaren ShapeMetriX UAV brukt. Beregning av kinematiske analyser og likevektsanalyser ble gjort i henholdsvis programvarene Dips 8.0 og Swedge 7.0. Swedge 7.0 ble også benyttet for å teste ut hvordan ulike skjæringsutforminger påvirket stabiliteten til et parti med en ustabil kile i en av de aktuelle skjæringene.
Etter sammenligning av 3D-modell og feltarbeid som hjelpemiddel i stabilitetsvurderinger av kritiske skjæringer, vurderes det som mest hensiktsmessig å benytte en kombinasjon av begge metodene. Evalueringene gjort i masteroppgaven indikerer at det er fordelaktig å benytte en 3D-modell som hjelpemiddel til å definere potensielle stabilitetsproblemer, siden det ble kartlagt flere ustabile kiler i 3D-modellene enn ved feltarbeid. Ettersom det ikke er mulig å kartlegge inngangsparametere som vanntrykk, forvitring og bergartsstyrke i en 3D-modell må dette gjøres ved feltarbeid. Dette kan med fordel gjøres samtidig som innsamling av data til en 3D-modell blir gjort. Inngangsparametere som sprekkeorientering,- avstand og -utholdenhet vurderes som fordelaktig å kartlegge i en 3D-modell, ettersom masteroppgaven indikerte at målingene ble mer pålitelige i en 3D-modell sammenlignet med feltarbeid. Det vurderes også som hensiktsmessig å benytte en 3D-modell som hjelpemiddel til å bestemme plassering, orientering, dimensjon og lengde på bolter i skjæringer, siden det er enklere å få oversikt over eventuelle avløsningsspekker for ustabile partier i en 3D-modell.
Evalueringen gjort etter sammenligning av ulike beregningsmetoder tyder på at SMR-metoden og kinematiske analyser er lite nødvendig å gjennomføre for ferdig utsprengte skjæringer, ettersom resultatet av analysene ikke gir noen eksakt verdi for stabilitetsforholdene i en skjæring, i tillegg til at stabilitetsproblemene i de fleste tilfeller lett kan identifiseres ved observasjon. En likevektsanalyse vil derimot gi en eksakt verdi som beskriver om et parti i en skjæring er stabilt eller ikke. I Norge er det pålagt å gjøre beregninger etter partialfaktormetoden i henhold til Eurokode 7. Erfaringer fra masteroppgaven er at partialfaktormetoden med fordel kan suppleres med en probabilistisk analyse for å sjekke om partialfaktormetoden oppfyller kravene for skredsannsynlighet i Norge. Eventuelt kan nedre grense for sikkerhetsfaktor settes til 1,5 eller mer konservative inngangsparametere brukes i partialfaktormetoden.
Optimal geometrisk utforming for et parti med en ustabil kile i en av de aktuelle skjæringene ble en nedre pallhøyde = 13 m, pallhelning = 90° og pallbredde = 0,3 m. Dette betyr imidlertid ikke at dette er den mest optimale utformingen for resten av skjæringen, ettersom det er flere ustabile kiler med ulik størrelse og geometri. | |
| dc.description.abstract | Along the Norwegian road and railway network there are many high and steep rock cuts. After several slide incidents in recent years, it can be questioned whether today's rock cuts are optimally secured and designed.
In this master's thesis the suitability of different methods that can be used to make a stability assessment of rock cuts with complicated geology or cut geometry have been assessed. A comparison has been made of the use of 3D model and fieldwork as an aid in stability assessments, in addition to a comparison of the calculation methods kinematic analysis, the SMR method, traditional equilibrium analysis, the partial factor method and probabilistic analysis. It has also been attempted to optimize the design of some selected rock cuts with geometry beyond what is given by the requirements from Statens Vegvesen in handbook N200.
In collaboration with Sweco Sør, two double-sided rock cuts that are currently being built in connection with the new E39 between Kristiansand west and Mandal east were chosen as case study for the master's thesis. Field work that was carried out on the rock cuts was taking pictures with a drone and measuring control points for the 3D models, and mapping the input parameters for the various calculation methods. Some input parameters mapped in the field were also taken from engineering geological reports from Norconsult. The ShapeMetriX UAV software was used to map input parameters for different calculation methods and determine the location of bolts in the 3D models. Calculations of kinematic analyzes and equilibrium analyzes were performed in the software Dips 8.0 and Swedge 7.0, respectively. Swedge 7.0 was also used to test how different cut designs affected the stability of a section in one of the relevant rock cuts with an unstable wedge.
After comparison of the 3D model and fieldwork as an aid in stability assessments of critical rock cuts, it was considered most appropriate to use a combination of both methods. The evaluations made in the master's thesis indicate that it is advantageous to use a 3D model as a tool to define potential stability problems, since more unstable wedges were mapped with the 3D models than with field work. Since it is not possible to map input parameters such as water pressure, weathering and rock strength in a 3D model, this must be done during fieldwork. This can advantageously be done at the same time as data collection for a 3D model is done. Input parameters such as joint orientation, -space and -endurance are considered advantageous to map in a 3D model, as the master's thesis indicated that the measurements became more reliable in a 3D model compared to fieldwork. It is also considered advantageous to use a 3D model as an aid in determining the location, orientation, dimension and length of bolts in rock cuts, since it is easier to get an overview of any relief joints for unstable sections in a 3D model.
The evaluation done after comparing different calculation methods indicates that the SMR method and kinematic analyzes are not necessary to perform for pre-blasted cuts, as the results of these analyzes do not provide any exact value for the stability conditions in a rock cut, in addition to the stability problems in most cases can be easily identified by observation. An equilibrium analysis, on the other hand, will give an exact value that describes whether a section of a rock cut is stable or not. In Norway, it is required to make calculations according to the partial factor method in accordance with Eurokode 7. Experience from the mater's thesis is that calculations can advantageously be supplemented with a probabilistic analysis to check that calculations done with the partial factor method meet the requirements for slide probability in Norway. Optionally, the lower limit for the safety factor can be set to 1,5 or more conservative input parameters could be used in the partial factor method.
Optimal geometric design for a section of one of the relevant rock cuts with an unstable wedge, was a lower pallet height = 13 m, pallet inclination = 90° and pallet width = 0,3 m. However, this does not mean that this is the most optimal design for the rest of the rock cut, as there are several unstable wedges with different sizes and geometries. | |