| dc.description.abstract | I dag er det kun en inngang til Tøyen T- banestasjon i Oslo som ikke tilfredsstiller krav til sikkerhet ved nødsituasjoner. Det er derfor besluttet å bygge en ny inngang som skal bestå av en vertikal sjakt med en tilkoblet kort tunnel (venterom) som skal kobles direkte til stasjonsområdet på plattform 4. Byggherre for prosjektet er Sporveien, og Sweco Norge AS er engasjert i prosjekteringen og oppfølging i byggeperioden. Inngangen vil ligge mellom to eksisterende tunneler, og området den bygges i er tettbebygget og trafikkert med kritisk infrastruktur i nærheten. Videre, består berggrunnen av svartskifre. Dette medfører en stor risiko og konsekvens, og en høy vanskelighetsgrad av prosjektet. I denne masteroppgaven skal derfor geologiske utfordringer diskuteres, det skal gjennomføres laboratorietester av bergartsprøvene og det skal utføres stabilitetsvurderinger.
Det ble utført laboratorietester på en kjerneprøve tatt fra prosjektområdet for å finne bergmekaniske, mineralogiske, syredannende og svellende egenskaper av bergmassen. Resultatene indikerte at bergarten var svak, anisotrop og syredannende, og at den mest sannsynlig var en Galgebergskifer som er en svartskifer dannet i Oslofeltets kambrosilur- lagrekke. Resultatene fra svelletestene av intakt berg viste et svelletrykk på opptil 3,8 MPa, mens de i pulverform viste et svelletrykk på maksimalt 0,13 MPa. Svelletestene indikerte at mineralinnholdet kan ha betydning for svelletrykket, da de svarte prøvene med høyere innhold av pyritt viste høyere svelletrykk enn de lysere prøvene. Svelletestene av intakt berg viste videre at bergarten fortsatt viste et svelletrykk etter å tillate en tøyning på en prosent, som viser at bergmassen fortsatt har et svellepotensial etter deformasjon.
Analytiske og numeriske metoder ble brukt for å undersøke stabiliteten til bergrommene. Resultatene av metodene viste en maksimal deformasjon på 0,15- 6,0 cm. Modelleringen i RS2 og RS3 viste at et økende svelletrykk resulterte i økende deformasjon og bruddsone. I RS3 ble de største deformasjonene funnet på langsidene av sjakta mot tunnelene. Bruddsonen var størst i området over venterommet på kortsiden av sjakta, og mot tunnelene. Ved økende svelletrykk ble også stabiliteten til de eksisterende tunnelene påvirket.
Det ble vurdert at det bør installeres sikring umiddelbart under drivingen av sjakta og venterommet på grunn av resultatene fra stabilitetsanalysen, lav innspenning ved grunne dyp, og ugunstige sprekkesett. Foliasjonsplanet har en lavere fallvinkel enn friksjonsvinkelen og er plant og glatt i naturen. I kombinasjon med steile plan som står ortogonalt på, kan det føre til kileutglidninger dersom disse opptrer i bergmassen. Foliasjonsplanet er orientert omtrent parallelt med sjaktas lengste vegg, som kan føre til at utglidninger kan forekomme mot tunnelene på stasjonen. I tillegg bør de eksisterende tunnelene sikres i området der adkomsten skal etableres for å sørge for tilstrekkelig stabilitet. På grunn av bergartens syredannende og svellende potensiale ble det anbefalt korrosjonsbeskyttede bolter og sulfatresistent og vanntett betong for lengre levetid på sikringen. | |
| dc.description.abstract | At present, there exists only one entrance to Tøyen subway station in Oslo which does not full fill safety requirements in emergency situations. Therefore, a new entrance is being planned to be bult. The new entrance consists of a vertical shaft with a short connection tunnel (waiting room) that directly will link to the underground station, platform 4. The project is being implemented by Sporveien, and Sweco Norge AS is involved for detailed design and construction supervision. The entrance will be located between two existing tunnels in a densely populated area and with critical infrastructure nearby. Moreover, the bedrock consists of black shale. This poses a high level of risk and is a challenge for the implementation of this project. Therefore, this MSc thesis was aimed to discuss geological challenges, carry out laboratory testing of the rock samples and carry out stability assessment.
Laboratory tests were conducted on the core sample taken from the project area to determine the rock mechanical, mineralogical, acid-generating, and swelling properties. The results indicated that the rock formation was weak, anisotropic, and acid-generating, most likely a Galgeberg shale, which is a black shale formed in the Oslo Rift's Cambro-Silurian sequence. The swelling tests on intact rock samples showed a swelling pressure of up to 3,8 MPa, while in powdered form, it exhibited a maximum swelling pressure of 0,13 MPa. The swelling tests suggested that the mineral content may influence the swelling pressure, as the black shale samples with higher pyrite content exhibited higher swelling pressures than the lighter samples. The swelling tests on intact rock also indicated that the rock mass still exhibited swelling pressure after allowing a strain of one percentage.
Analytical and numerical methods were used to investigate the stability of the excavations. The results from these methods indicated a maximum deformation of 0,15- 6,0 cm. Modelling in RS2 and RS3 showed that increasing swelling pressure resulted in increasing deformation and yielded elements. In RS3, the greatest deformations were observed on the largest walls of the shaft towards the tunnels. The fracture zone was largest in the area above the waiting room on the short side of the shaft and towards the tunnels. Increasing swelling pressure also affected the stability of the existing tunnels.
Considering the results from the stability analysis, low confinement at shallow depths, and unfavorable fracture patterns, it was deemed necessary to install immediate support during the excavation of the shaft and waiting room. The foliation plane has a lower dip angle than the friction angle, and is planar and smooth in nature. In combination with steep planes orthogonal to the foliation, it can cause wedge failure if they appear in the rock mass. The foliation plane is approximately parallel to the longest wall of the shaft, which may lead to potential sliding towards the tunnels. Additionally, the existing tunnels in the area where the access is to be established should be secured to ensure sufficient stability. Due to the rock's acid-generating and swelling potential, the use of corrosion-protected bolts and sulfate-resistant, waterproof concrete was recommended for long-term protection. | |
