| dc.description.abstract | Det bygges stadig flere anlegg i berg. For å møte samfunnets behov, er flere av disse anleggene komplekse tunnelsystemer som inkluderer store fjellhaller. Et slikt pågående prosjekt er etableringen av den nye reservevannforsyningen i Oslo. Entreprisen E8 – Forberedende arbeider, er en del av dette prosjektet, med Skanska Norge AS som entreprenør, og Vann og Avløpsetaten (VAV) Oslo som byggherre. Prosjektet inkluderer blant annet flere store fjellhaller, og er lokalisert på Huseby.
Det finnes mange veiledninger og metoder, både empiriske og analytiske, for å designe og konstruere anlegg i berg. De fleste er derimot utviklet for å håndtere veitunneler. For store fjellhaller, med dimensjoner klart større enn veitunneler, er det eksisterende grunnlaget for planlegging, konstruksjon og stabilitetsvurdering, mer begrenset. Dette skyldes hovedsakelig at de empiriske metodene mangler erfaringsgrunnlag, og at de analytiske metodene baseres på forenklinger og idealiseringer, av både berggrunnforhold og anleggsgeometri.
For å håndtere prosjektspesifikke forhold og forutse berggrunnens respons på menneskelige inngrep, brukes numeriske modeller i stadig større grad. De numeriske modellene har med tiden blitt mer sofistikerte. Det har blitt utviklet flere brukervennlige programvarer som kan håndtere både komplekse grenseforhold, varierende materialsammensetninger og ulike typer lastforhold. Det er derimot viktig å huske at resultatene fra numeriske modeller, kun er så gode som inngangs-parameterne tilsier, og at modellene fortsatt har begrensninger og svakheter. Modellene bør derfor alltid brukes sammen med andre metoder, og kvalitetssikres med observasjoner og målinger i felt.
Ved bruk av programvarene RS2, Unwedge og RS3 fra Rocscience, er prinsipper for design og stabilitet blitt analysert for en tenkt fjellhall i grunnforholdene på Huseby. Fjellhallen er modellert med ulike former og størrelser for å se hvordan dette påvirker stabiliteten. Resultatene fra de numeriske analysene er også blitt sammenlignet med forventninger basert på teoretiske designprinsipper, samt empiriske og analytiske vurderinger. Inngangsparametere for de ulike metodene er hentet fra prosjektet, samt basert på feltobservasjoner. Der prosjektdata var utilgjengelig er parameterne blitt valgt basert på erfaringsdata og annet publisert arbeid.
Basert på resultater fra empiriske og analytiske metoder, er fjellhallen forventet å være stabile. Spenningsforholdene, særlig de høye horisontalspenningene, skaper god innspenning i taket, noe som hindrer strukturell ustabilitet i form av blokkfall. Spenningene rundt utgravningen er moderate og vil, ifølge de anvendte metodene, ikke føre til spenningsrelatert problematikk. Den høye styrken til bergmassen gjør at deformasjonene er små og bruddutviklingen begrenset.
De numeriske modellene viser generelt god korrelasjon med forventningene. Sikringsdesign, i henhold til empiriske og analytiske metoder, virker derimot ofte til å være underdimensjonert når dimensjonene til anlegget blir store. For å sikre tilfredsstillende langtidsstabilitet, bør derfor valg av sikring og endelig design basers på feltobservasjoner, og ikke analytiske likninger som er dimensjonert for veitunneler. Ved å benytte flere metoder parallelt, både flere numeriske verktøy, samt empiriske og analytiske metoder, øker forståelsen av problemet, og kvaliteten på resultatene blir bedre. | |
| dc.description.abstract | There is a continuously growth in the number of rock facilities being built. To meet the needs of the society, several of these facilities include complex tunnel systems and large rock caverns. One such project is the ongoing project in Oslo to establish a new back-up supply of drinking water. The enterprise, E8 – Preparatory work, is a part of this project, where Skanska Norge AS is contractor and VAV Oslo is builder. The project includes, amongst other, several large caverns, all located at Huseby.
It exists several guidelines and methods, both empirical and analytical, to assist in the design and construction of rock facilities. Most of them, however, are mainly suited to deal with road tunnels. For large caverns, with dimensions considerably larger than road tunnels, available guidelines regarding planning, construction, and stability assessments, are more limited. For the empirical methods, this is mainly due to lack of empirical data. The analytical methods, on the other hand, are often based on idealized conditions, and can only handle simplified problems.
Because of their ability to handle complex problems and to predict the grounds respond to excavations, numerical models are being used more often to assist design of rock facilities. With time, numerical models have become more sophisticated. The available software have become more user-friendly, and able to handle complex boundary conditions, varying materials, and different types of loading conditions. However, numerical models still have limitations and weaknesses. It is important to remember that the results from numerical analysis, only are as good as the input data implies. Numerical models should therefor always be used together with other methods, and the results should be compared to field observations and measurements.
RS2, Unwedge and RS3 are all part of the Rocscience software. These programs have been used to analyze an imaginary rock cavern with rock conditions based on the conditions at Huseby. The cavern has been modelled with different geometries and shapes. The goal is to consider how the result from the numerical models correlates with design principles, analytical and empirical methods, and to analyze the stability of the cavern. Input for the different methods is based on data from the project, as well as field observations. In cases with lack of input data from the project, data from already published work and other literature has been used.
Based on the results from the empirical and analytical methods, the rock cavern is expected to have a good overall stability. The stress conditions, especially the high horizontal stresses, creates good interlocking in the roof. This prevents blockfall and structural instability. The insitu rock stresses are of moderate size and, based on the used methods, will not cause stress related instabilities. Because of the high rock mass strength, the deformations are expected to be small and the yielding to be limited.
In general, the results from the numerical models show good correlations with the expectations. However, support measurements based on empirical and analytical methods, are often found to be insufficient when the dimensions of the cavern increases. Therefore, to secure long-term stability, the support measurements and final design, should be based on field observations, not analytical equations developed for road tunnels. By using multiple methods to analyze the problem, both the understanding of the problem and the quality of the assessment, increases. | |
