Tunnel/Forundersøkelser

__NUMBEREDHEADINGS__

Innledning

Det stilles spesielle krav til geologiske undersøkelser for tunnel, forskjæringer og påhuggsområder. Forundersøkelsene for tunnelprosjekter skal avklare alternativer og totalkostnader. I tillegg skal sikkerhetsmessige, samfunnsmessige og miljømessige forhold knyttet til prosjektet avklares.

Ved prosjektering av jernbanetunneler er det nødvendig å utføre ingeniørgeologiske forundersøkelser langs den aktuelle korridor i det aktuelle området. Omfanget av undersøkelsene skal tilpasses de geologiske- og topografiske forhold, og gi tilstrekkelig grunnlag for den type beslutninger som skal fattes.

Verdien av ingeniørgeologiske forundersøkelser er størst når de blir utført på et tidlig stadium i prosjekteringen slik at videre planer kan tilpasses de rådende forhold.

Hensikt med forundersøkelser

Hensikten med ingeniørgeologiske undersøkelser er å framskaffe tilstrekkelige geologiske kunnskaper om aktuelt område, som et beslutningsgrunnlag for trasévalg. Aktuelle problemstillinger og beslutninger skal defineres tidligst mulig i planprosessen.

Forundersøkelsene gir grunnlag for:

• Planlegging og prosjektering
• Konsekvensvurdering ang. miljø og omgivelser
• Planlegging av drivemetoder, sikring og tetting
• Beregning av kostnader og byggetid
• Anbudsutarbeidelse

Følgende vurderinger skal inngå:

• Lokalisere egnede tunnelstrekninger
• Kartlegge hvilke områder som kan være kritiske for kostnader og sikkerhet, og dermed gjennomførbarheten av de alternative tunnelstrekninger

Forundersøkelsene skal som et minimum omfatte:

• Innsamling og vurdering av eksisterende informasjon
• Geologiske og topografiske kart, publikasjoner og eventuelle rapporter fra tidligere utførte undersøkelser
• Økonomiske kart
• Befaring i marken. Geologisk kartlegging
• Vurdering av områder som kan være spesielt utsatt for påvirkning fra tunnelen. Dette gjelder forhold som drenering, setninger, rystelser, utslipp osv.
• Kart som angir antatt løsmassemektighet
• Vurdering av usikkerhet vedrørende bergoverdekning

Forundersøkelsene skal sammenstilles i en rapport.

Forundersøkelsene utføres i forkant av anleggets oppstart, men kartleggingen av forholdene fortsetter også under drivingen. Alle forhold i berggrunnen kan sjelden/aldri avsløres ved forundersøkelser, og det er alltid en mulighet for at uventede forhold kan påtreffes. Det er derfor viktig at undersøkelser og oppfølging under driving blir gjennomført.

Det er særlig viktig å foreta omfattende og grundige forundersøkelser ved vurdering av fullprofilboring som drivemetode. Det bør foretas en nytte-/kostnadsvurdering av undersøkelsesomfanget. Det stilles høyere krav til forundersøkelser ved TBM enn ved sprengte tunneler. TBM-drift er mindre fleksibel enn konvensjonell driving ved uforutsette utfordringer som ras og store uventede vanninnbrudd. Det forutsettes derfor omfattende og grundige forundersøkelser dersom TBM er en aktuell drivemetode. Planlegging og vurdering av TBM som metode må inn i en tidlig fase av prosjektet også med tanke på trasévalg og tverrslagsreduksjoner.

Den største verdiskapningen ved ingeniørgeologiske undersøkelser oppnås normalt når resultatene foreligger på utredningsnivå. Hovedvekten av kartlegging og vurderinger bør legges på tunge og kostnadskrevende elementer (områder med liten overdekning, markerte svakhetssoner, områder med spesielle krav til tetthet, påhugg m.v.), samt gjennomførbarhetskriterier.

Forundersøkelsene utføres i forkant av anleggets oppstart, men kartleggingen av forholdene fortsetter også under drivingen. Alle forhold i berggrunnen kan sjelden/aldri avsløres ved forundersøkelser, og det er alltid en mulighet for at uventede forhold kan påtreffes. Det er derfor viktig at undersøkelser og oppfølging under driving blir gjennomført.

Spesielle forhold for jernbanetraseer

Samfunnet stiller i dag store krav når det gjelder utbyggingsprosjekter for jernbanen. Stasjoner ønskes plassert sentralt, men linja skal helst ikke sjenere noen. Når det i tillegg stilles strenge krav til kurvatur, tilknytning til eksisterende jernbanenett, maksimal stigning, miljøvennlighet og generelle samfunnsmessige forhold som støy, vibrasjoner, sikring av linja og lignende blir det gjerne en komplisert oppgave å bygge jernbane. I en slik situasjon blir geologenes rolle en brikke i det store spillet, og oppgavene dreies ofte mot å få frem de faktiske forhold og ta hensyn til disse, fremfor å tilpasse traseen til geologiske forhold. Imidlertid er det ved lange tunneler en viss mulighet for å tilpasse traseen til de geologiske forhold.

At tunneltraseen ikke primært bestemmes ut fra de geologiske forhold, setter krav til forundersøkelsene. For å få en minst mulig problemfylt driving av tunnelen, er det viktig å vite mest mulig om de forhold som venter i fjellmassene, og om det i det hele tatt er mulig å gjennomføre prosjektet under de rådende forhold.

Ved forundersøkelser bør det også inngå undersøkelser omkring snøforhold og rasfare i områder hvor dette er aktuelt.

Hensyn til miljø

Det stilles strenge miljøkrav til dagens tunneler, og det kreves at anlegget i minst mulig grad skal påvirke omgivelsene på en negativ måte. Normalt vil dette gjelde støy fra anleggsmaskiner, rystelser fra sprengning, setninger som følge av grunnvannssenkning, utdrenering av brønner og utslipp fra anlegget som drensvann, luft fra tunnelventilasjon og støv. Tunnelen skal prosjekteres og bygges i henhold til gjeldene lover og regler.

For å tilfredsstille de krav som settes til miljøet bør miljøoppfølgingsprogram implementeres i alle planfasene, og på alle nivåer i prosjektorganisasjonen.

For å unngå setningsskader på byggverk, drenering av tjern og skader på skog og mark, er det viktig å kjenne til løsmasseforhold og geologi i det aktuelle området. Ut fra forholdene avgjøres om det er nødvendig med ekstra tiltak for å hindre senking av grunnvannsspeilet som følge av vannlekkasjer fra terrenget ned i tunnelen.

Måleprogram

I de områder hvor tunnelarbeidet utføres i nærheten av sårbare områder, må det foretas en risikovurdering av typer og alvorlighetsgrad av de skader som kan oppstå, og en plan for hvordan eventuelle problemer skal håndteres. I den forbindelse bør det foretas en vurdering angående behov for bygningsbesiktigelse og registrering av tilstand i forkant av anleggsperioden. I tillegg bør behov for rystelsesmålinger, setningsbolter, poretrykksmålere og eventuell vanninfiltrasjon vurderes.

Utførte målinger sammen med rapporter fra bygningsbesiktigelse i forkant av anleggsstart, skal gi sikker dokumentasjon av reelle skader i forbindelse med eventuelle erstatningssaker. Dette sikrer at anlegget ikke belastes med påståtte skader som ikke har sammenheng med arbeidene.

Nivåer av forundersøkelser

Ingeniørgeologiske forundersøkelser skal gi en oversikt over de geologiske og geotekniske forhold i det aktuelle området, og omfanget av forundersøkelsene som gjennomføres foran oppstart av et anlegg må tilpasses det enkelte prosjekt. Detaljeringsgraden av undersøkelsene skal videre tilpasses hvilket plannivå prosjektet er i:

1.	Utredningsnivå. Innebærer normalt studier av kart, flyfoto og evt. tidligere utførte arbeider i området (ingeniørgeologiske/geotekniske rapporter).
2.	Hovedplansnivå. Innebærer befaring med ingeniørgeologisk kartlegging av traséen med spesiell vekt på påhuggsområder og kritiske partier. Korresponderer ofte med konsekvensutredning.
3.	Detaljplansnivå. Innebærer utførelse av eventuelle boringer, seismiske undersøkelser og laboratoriemålinger av bergartsegenskaper.

En mer systematisk og detaljert oversikt over fasene er gitt i det følgende.

Utredningsnivå

På utredningsnivå utarbeides en grov oversikt over geologi og løsmasseforhold i området, og det gir grunnlag for å vurdere gjennomførbarhet og størrelsesorden for kostnader på prosjektet. Kristiske områder beskrives og videre undersøkelsesomfang angis.

Undersøkelsene på utredningsnivå begrenser seg til studier av topografiske kart og flyfoto. Flyfotostudier med stereoskop gir tredimensjonal oversikt over terrenget, i overdrevet vertikal målestokk, slik at svakhetssoner og kløfter i terrenget kommer tydelig frem. Sammen med topografiske kart gir dette en indikasjon på hvor det kan være svakhetssoner og løsmasser og hvordan traséen bør plasseres for å begrense driving i problemsoner.

Seismiske eller elektromagnetiske undersøkelser kan være aktuelt for å få oversikt over forholdene på et tidlig tidspunkt, og for at videre undersøkelser bedre kan tilpasses de aktuelle forhold.

Undersøkelsesomfang

For å bestemme omfanget av undersøkelsene som skal gjennomføres, er det viktig å vurdere potensielle skader det aktuelle prosjektet kan påføre omgivelsene. Hva som eventuelt kan skje dersom det blir store vannlekkasjer i tunnelen og hvilke miljøskader som kan oppstå som følge av tunneldriften er spørsmål som bør klarlegges før oppstart. Forundersøkelsene skal bidra til å begrense negative følger av tunneldriften, ved at riktige tiltak iverksettes tidsnok og i riktig omfang.

Hovedvekten av undersøkelser og vurderinger bør legges på potensielt tunge og kostnadskrevende elementer som eksempelvis områder med liten overdekning, markerte svakhetssoner, områder med spesielle krav til tetthet, og påhuggsområder.

Hovedplansnivå

På hovedplansnivå gjennomføres mer detaljerte studier av de geologiske forhold enn for utredningsnivå, og undersøkelsene skal gi grunnlag for kostnadsoverslag med nøyaktighet $\pm$ 20%. Forundersøkelsene er mest omfattende i denne fasen, og beslutningen om trasealternativer og arealbinding tas som på dette grunnlag.

I en tidlig fase skal det utarbeides en plan for feltarbeid, som vil gi de nødvendige opplysninger for videre planlegging.

Ingeniørgeologisk kartlegging

Ut fra grunnlagsmateriale og feltkartlegging skal det etableres et berggrunnskart som inkluderer bergartstyper og retning på strukturer som sprekker, slepper og knusningssoner i fjellet i forhold til planlagte trasé.

Berggrunnskartleggingen skal gi svar på spørsmål om sammenheng mellom svakhetssoner, fjelloverflaten og løsmassetykkelse.

Vurdering av trasé på grunnlag av undersøkelsene

Etter at de ovennevnte undersøkelser er foretatt, oppsummeres de faktorer som vurderes å ha betydning for gjennomføringen av prosjektet, og tegnes inn på et kart. På dette stadiet er sannsynligvis et eller flere traséalternativer klarlagt, og disse tegnes inn på det samme kartet. Eventuelle kryssningspunkter mellom traséen og svakhetssoner avmerkes, og profiler utarbeides. Dersom det avdekkes spesielt vanskelige krysninger, bør det vurderes å justere traseen i forhold til de fremkommede opplysninger.

Anvendelsesmuligheter for tunnelmassene

Det blir vanligere å stille miljøkrav til tunneler, og de inkluderer vanligvis krav til anvendelse av eventuelle overskuddsmasser fra tunneldriften. På grunnlag av kartlegging og undersøkelser av steinprøver fra tunnelfjellet kan anvendelse av massene bedømmes, og eventuelt kan prøvene analyseres med tanke på bruk i overbygning eller andre formål som krever god kvalitet.

Kartlegging av løsmasser og grunnvannsforhold

Løsmassekartlegging innebærer kartlegging av type og tykkelse av løsmassene i området over tunneltraseen, og bestemmelse av grunnvannsspeilet. Kartleggingen danner grunnlaget for vurderinger av setningsfaren i området.

Hydrologiske undersøkelser innebærer bestemmelse av fjellets vanninnhold og permeabilitet, potensielle problemer på grunn av vanninntrengning i tunnelen, og områdene hvor det er størst fare for setninger på overflaten.

Metoder for løsmassekartlegging og hydrologiske undersøkelser er omtalt under avsnitt 3.1.

Detaljplansnivå

På detaljplansnivå skal kostnadsomfanget bestemmes med +/- 10 % og forundersøkelser må rettes inn mot å redusere de viktigste usikkerhetene, basert på risikoanalyse utført på hovedplansnivå.

På dette stadium er traseen vanligvis valgt, og de videre undersøkelsene kan konsentreres om et mer begrenset område. Fjellkontrollboringer, kjerneboringer og seismiske undersøkelser er aktuelt i spesielle områder som skal detaljprosjekteres.

Bedømmelse av fjellets tekniske egenskaper

Ved driving av et fjellanlegg er bergmassen byggematerialet, og de tekniske egenskaper er viktig å kjenne til for å få et godt resultat. Bergartenes sammensetning og mekaniske egenskaper testes på laboratoriet, og resultatene er med på å bestemme gjennomføringen av anlegget.

Undersøkelsesmetoder for forundersøkelser

De vanligste undersøkelsesmetoder er:

• Forstudier
• Feltkartlegging
• Seismikk
• Resistivitesmåling
• Kjerneboring
• Sonderboring/fjellkontrollboring
• Bergtrykksmåling
• Laboratorieanalyser

I det følgende er gått nærmere inn på enkelte typer geologiske undersøkelsesmetoder som brukes i gjennomføringen av forundersøkelsene.

Løsmassekartlegging og hydrologiske undersøkelser

Kartlegging av løsmassene (typer og mektighet) i området over tunneltraséen er med på å gi grunnlaget for vurderinger av setningsfaren i området.

Kartleggingen foregår ved hjelp av kvartærgeologiske – og hydrologiske kart og opptegninger fra befaringer i tillegg til flyfoto, fjellkontrollboringer, georadar, seismiske undersøkelser (refraksjonsseismikk) eller resistivitetsmålinger.

Grunnvannsstanden kan påvirkes av tunnelanlegget og medføre risiko for setninger.

Hydrogeologiske undersøkelser innebærer bestemmelse av fjellets permeabilitet og grunnvannsstand. Nedenforstående liste gir en punktvis oversikt over forhold som bør undersøkes nærmere:

• Nedslagsfelt og tilførsel til grunnvannsmagasiner kartlegges, sammen med eventuelle dreneringskanaler og vannførende svakhetssoner eller dyprenner
• Eventuelle nærmere undersøkelser av vannforhold gjennomføres ved pumpeforsøk eller vanninntrengningsmålinger i borhull
• Kartlegge vannets strømningsretninger i berget
• Kartlegge brønner og vannmagasiner over traseen, og notere vannstand til ulike årstider
• Analysere vann for å sjekke aggressivitet
• Lage plan for eventuell vanninfiltrasjon dersom vannstanden i brønner og vannmagasiner begynner å synke

Bedømmelse av fjellets tekniske egenskaper

For å karakterisere fjellets tekniske egenskaper er det flere faktorer som må vurderes. Den bergtekniske kartleggingen av fjellet bør inkludere bergartens trykkstyrke og skjærstyrke, sprekketetthetens innflytelse på fjellets styrke og vanskeligheter med hensyn til inndrift, sprengstoff-forbruk, fragmentering, borsynk, borslitasje og borbrekkasje.

Ut fra disse forhold vil også den anleggstekniske planleggingen forenkles, fordi flere av parameterne har direkte tilknytning til inndriften.

Klassifisering av bergmasser

Det er ulike metoder i bruk som hjelpemidler i bergteknisk klassifisering av områder aktuelle for tunnel- og fjellanlegg. To av de mest brukte er Q-systemet og RMR-systemet. Ved å bestemme flere parametere for fjellet i henhold til de to systemene, fremkommer Q-verdien og RMR-verdien. Q-verdien og RMR-verdien er tall som sier noe om bergmassens evne til å være selvbærende rundt et hulrom, eller om det kreves noen form for permanent sikring. De to verdiene uttrykker samme forhold, men på litt ulike måter. Resultatet mellom de to metodene varierer noe, men korreleringer viser at resultatene blir relativt likeverdige.

En tallverdi kan vanskelig representere alle forhold i et bergartsmassiv på en objektiv måte. Tallverdier bør vurderes og justeres ut fra erfaring, men de kan gi en god indikasjon på størrelsesorden av sikringen.

Q-systemet

Q-verdien uttrykker bergmassens kvalitet med hensyn til stabilitet, og uttrykkes ved likning 3.1.

$Q={\frac {RQD}{J_{n}}}\cdot {\frac {J_{r}}{J_{a}}}{\frac {J_{W}}{SRF}}$

(3.1)

• RQD er en parameter for bergmassens oppsprekkingsgrad,
• J_n er parameter for antall sprekkesett,
• J_r er parameter for sprekkeflatens ruhet,
• J_a er parameter for sprekkenes materialinnhold og omvandling,
• J_w er parameter for grunnvanns- og lekkasjeforhold,
• SRF er parameter for spenningene og materialstyrken.

Hver av disse parameterne beskrives med tall etter skala fra Barton et.al (1974), og når disse settes inn i formelen fremkommer et tallmessig uttrykk for stabilitet, som er Q-verdien.

De tre hovedfaktorene i formelen kan også brukes for å beskrive bergmassens viktigste egenskaper i forhold til stabilitet og sikring: RQD/J_n = Blokkstørrelse, oppsprekkingsgrad J_r /J_a = Skjærfasthet på sprekkeflater J_w /SRF = Aktiv bergspenning, tyteberg, svelling og relativ effekt av vann. RQD basert på borekjerner angir samlet lengde kjernebiter med lengde ≥ 10 cm mellom naturlige sprekker, i prosent av kjernelengden (1 m).

Figur 1 viser hvordan bergmassen inndeles i klasser etter Q-verdi, og hvilken sikring som anbefales for de ulike forhold.

Figur 1 Klassifisering etter Q-systemet

For detaljert beskrivelse av bruk av Q-systemet og definisjoner av de enkelte parameterne, se for eksempel NGI (1997), Barton (2007).

Bruk av Q-systemet krever opplæring og erfaring

En Q-verdi kartlagt på overflaten og en Q-verdi kartlagt i tunnelen i samme bergart er forskjellige. En Q-verdi funnet i dagen tar ikke høyde for de skader sprengningsarbeider påfører berget. Kvaliteten på sprengningsarbeidene har stor betydning for Q-verdier og sikringsomfanget i en tunnel.

RMR-systemet

RMR-verdien bygger på summen av de 8 ulike parameterverdiene som systemet består av. Parameterne er gitt nedenfor.

1. RQD, som er parameter for bergmassens oppsprekkingsgrad

2. Grad av forvitring av bergartene

3. Bergartenes enaksiale trykkfasthet

4. Sprekkeavstand (dvs. oppsprekkingsgrad)

5. Sprekkevidde

6. Størrelse (lengde) av sprekker

7. Lekkasjeforhold

8. Orientering av sprekker (defekter) i forhold til anlegget.

Hver av disse egenskapene er gradert med tall, og summen av dem varierer mellom 7 og 1000. Bergmassens kvalitet med hensyn på stabilitet og sikkerhet finnes ved å summere de respektive tallene fra hver parameter, og sette den fremkomne tallverdien inn i et skjema. I henhold til skjemaet i figur 2 kategoriseres tallverdiene i 5 grupper, og ut fra disse beskrives sikringstiltak. For nærmere detaljer vises til Bienawski (1984).

Figur 2 Klassifisering av bergmassekvalitet etter RMR-systemet

Numeriske analyser

Numeriske analyser benyttes stadig oftere under forprosjekteringen av større fjellanlegg, og går ut på at fjellanlegget sammen med geologiske forhold og planlagte sikringstiltak legges inn i en datamodell, og utgravingen simuleres steg for steg. Planlagte sikringstiltak tar utgangspunkt i de fremkomne tiltaksforslag fra den bergtekniske klassifiseringen, og bruddkriterier for den enkelte sikringstype legges inn i programmet. Ved å kjøre simuleringer med de aktuelle forhold, gis en indikasjon på totalstabiliteten i anlegget. Dersom bruddkriteriene overskrides i sikringen under kjøringen, indikerer det at mer omfattende sikringstiltak bør etableres. Simuleringene kan kjøres med hensyn på flere parametere, og forhold som spenninger, deformasjon, plastisitet i fjellmassen, kraft på bolter og spenningsmoment i sprøytebetongen kan undersøkes.

Numeriske analyser kan være til stor hjelp i prosjekteringen av fjellanlegg, men problemet med metoden er at resultatet aldri kan bli bedre enn de parametere som settes inn i kalkulasjonene. Det er vanskelig å finne verdier som beskriver fjellet eksakt, men det pågår forskning på området, og metodene blir stadig bedre.

Figur 3 Plastiske soner vist i Endelig Element Metoden

I figur 3 er vist hvor det oppstår plastiske soner under utgraving av to fjellhaller. Sonene endrer seg ettersom utgravingen forserer, og i andre deler av programmet kan deformasjoner, belastninger på sikring og hovedspenninger beregnes på tilsvarende måte.

Det finnes flere typer programmer, og i utlandet brukes numeriske metoder i stor grad. Utviklingen viser at dette trolig vil bli mer brukt også i Norge i fremtiden.

Seismiske/elektromagnetiske undersøkelser

Det er flere typer seismiske og elektromagnetiske undersøkelsesmetoder, som egner seg for kartlegging og forundersøkelser for en tunnel eller et fjellanlegg. Forskjellen på seismiske og elektromagnetiske metoder er at for seismikk brukes lydbølger for å kartlegge grunnen, mens for elektromagnetiske metoder brukes elektromagnetiske bølger.

Georadar

Georadar er en av de mest benyttede elektromagnetiske undersøkelsesmetodene som brukes innen blant annet områdene kvartærgeologi, hydrogeologi, geoteknikk og miljøtekniske undersøkelser. Prinsippet bygger på at elektromagnetiske bølger sendes ned i bakken fra en kilde, og reflekteres i de ulike lag i grunnen. Returbølgene registreres i en mottaker. Ut fra tolkning av registrerte returbølger kartlegges grunnforholdene. Metoden gir en avtegning av strukturer og laggrenser i undergrunnen ned til 20-40 meter, jf. figur 4. Penetrasjonen (dybderekkevidden) avhenger av materialet i grunnen og frekvensen som benyttes. Høyere frekvenser gir vanligvis bedre oppløsning, men dårligere penetrasjon. Georadar egner seg til generell kvartærgeologisk kartlegging, kartlegging av fjelltopografi under løsmasser, grunnvannsundersøkelser og geotekniske undersøkelser med kartlegging av sprekker og hulrom rundt tunneler og andre fjellanlegg.

Figur 4 Vanlig profilering med georadar

Seismikk

Refraksjonsseismikk og refleksjonsseismikk bygger på prinsippet om at lydbølger sendes ned i bakken fra en lydkilde. Når bølgene treffer ulike lag nedover i grunnen reflekteres og brytes de, og den reflekterte lyden registreres i en mottaker.

Ved refleksjonsseismikk utnyttes informasjon fra hele opptaket, det vil si alle registrerte bølgesignaler, og ikke bare fra den først ankomne bølgen som ved refraksjonsseismikk. Lagdelingen og massefordeling nedover i grunnen beregnes ut fra refleksjonstiden og på forhånd kjente hastigheter i ulike medier. Typiske hastigheter i grunnen er:

vann:	1400-1500 m/s
sand og grus (over vannmettet sone):	200-800 m/s
sand og grus (i vannmettet sone):	1400-1700 m/s
leire	1100-1800 m/s
oppsprukket fjell	< 4000 m/s
fast fjell:	3500-6000 m/s

Refraksjonsseismikk er bedre egnet til kartlegging på grunne dyp enn refleksjonsseismikk.

Ved seismiske undersøkelser kartlegges samme forhold som med georadaren, men seismikken har en dypere rekkevidde, og egner seg for undersøkelser på dyp fra 10 meter ned til flere hundre meter.

Refraksjonsseismikk er ved flere anledninger benyttet av Jernbaneverket for å undersøke grunnforhold.

Figur 5 Prinsippskisse refraksjonsseismikk

Figur 5 viser en prinsippskisse av refraksjonsseismikk, med en to-lags modell med horisontal grenseflate. V₁ og V₂ er hastigheter i de ulike lagene, h er tykkelsen av det øverste laget og X er avstand fra skuddpunktet (S).

Kjerneboringer

For å undersøke hvilke masser som finnes nedover i grunnen, utføres kjerneboringer. Boringene utføres fra en transportabel borerigg, og antall boringer som utføres avhenger av ønsket detaljeringsgrad.

For å undersøke løsmasser bores sylindere ned i grunnen, og uforstyrrede prøver tas opp og analyseres i laboratorium. Prøver tas vanligvis opp med diameter 54 mm, og testes blant annet for kornfordeling, vanninnhold og skjærstyrke.

Kjerneboringer i fjell har vanligvis diameter 54 mm. Kjernene undersøkes i laboratorium og testes blant annet for styrkeforhold, vanninnhold og anisotropi.

Berggrunnsgeologi

Bergartene kan deles inn i tre hovedgrupper etter sin dannelsesmåte. Magmatiske bergarter er dannet fra størknet steinsmelte, sedimentære bergarter er dannet fra avsatte løsmasser, og omdannede bergarter er opprinnelig sedimentære eller magmatiske bergarter som er omdannet på grunn av endring i trykk og temperatur.

Rene sedimentære og magmatiske bergarter er relativt sjeldne i Norge da de fleste bergarter er mellom 250 og 2800 millioner år gamle, og er mer eller mindre omdannet. I løpet av den tiden som er gått siden de ble dannet er mange av bergartene foldet og skjøvet sammen, mens andre er ført ned på store dyp en eller flere ganger. I disse prosessene blir bergartene utsatt for store trykk og høye temperaturer. Det kan føre til en omkrystallering og nydannelse av mineraler som ofte medfører ensretting av mineralkorn slik at skifrige eller folierte bergarter dannes.

Hovedtrekkene i Norges geologi viser at lengst nord i landet dominerer grunnfjellsbergarter av prekambrisk alder, som går over i omdannede sedimentære bergarter mot vest. I midt-Norge dominerer bergarter fra den kaledonske fjellkjedefoldingen og disse består av omdannede vulkanske og sedimentære bergarter av prekambrisk til silurisk alder. I sør-Norge dominerer igjen grunnfjellsbergartene, bortsett fra i Oslo-feltet som består av vulkanske bergarter.

Norske bergarter er vanligvis et godt materiale å bygge i.

Spenninger i berg

Hovedspenningsretningene i Norge varierer og avhenger i store trekk av lokal topografi og fjellets forhistorie.

Figur 6 gir en grov oversikt over berggrunnsgeologien og over variasjoner i horisontalspenningsretningene i Norge.

Figur 6 Horisontalspenningsretninger og bergartsgrupper. Prekanbriske bergarter er eldst, og siluriske yngst

I Norge er det høye fjell og dype daler, og i bratte fjellsider ned mot dype fjorder vil største hovedspenning ligge parallelt med fjellsiden nedover, og konsentreres i overgangen mellom dalside og dalbunn. Store spenninger i fjellsidene kan medføre avskalling i form av bergflak som presses ut som følge av de store spenningene.

Figur 7 Topografiske variasjoner i hovedspenningsretninger

Ved etablering av tunnel i bunn av bratte dalsider, kan de til dels store spenningskonsentrasjonene skape problemer i form av sprakefjell og bergslag. Spenningene konsentreres vanligvis i ytterste øvre hjørne og innerste nedre hjørne.

Figur 8 Avspente partier

I fjellkjeder er oppstikkende topper vanligvis avspent for horisontale spenninger som illustrert i figur 8. Ved eventuell tunneldrift kan det skape problemer i form av for liten innspenning.

LITTERATURHENVISNINGER

1. NGU Rapport 94.024 Målinger med georadar.

2. NGU Rapport 91.201 Målinger med grunn refleksjonssesmikk på land.

3. Nasjonalatlas for Norge. Brukerveiledning til Bergrunnskart over Norge. Norges Geografiske oppmåling 1985.

4. Ingeniørgeologisk Håndbok, Tapir forlag 1985

5. Ingeniørgeologi fjell Institutt for geologi og bergteknikk NTH 1992

6. Statens vegvesen, håndbok 021