Teknisk notat. Innhold. Vurdering av sikring mot steinsprang

Transkript

1 Teknisk notat Til: Aurland kommune v/: Bjørn Sture Rosenvold Kopi til: Steve Elgåen Dato: 13. august 2014 Rev. nr./ Rev. dato: 0 Dokumentnr.: TN Prosjekt: Åtnes boligfelt Utarbeidet av: Vidar Kveldsvik Prosjektleder: Ulrik Domaas Kontrollert av: Ulrik Domaas Vurdering av sikring mot steinsprang Innhold 1 Innledning 2 2 Områdebeskrivelse 3 3 Detaljert beskrivelse av lokaliteter 5 4 Vurdering av stabilitet Alle usikrede blokker unntatt Lokalitet Sikrede blokker Lokalitet Utløp av blokker Generelt om beregningene Resultater 13 6 Farevurdering 14 7 Eventuell sikring 14 8 Konklusjon 15 9 Referanse 15 Kontroll- og referanseside

2 Dokumentnr.: TN Side: 2 1 Innledning På oppdrag for Aurland kommune har NGI vurdert behov for sikring mot potensielle steinsprang fra skråning ovenfor (øst for) Åtnes boligfelt i Aurland kommune (Figur 1 og Figur 2). Befaring ble utført av ingeniørgeolog Vidar Kveldsvik. Omtrentlig grense for hvilket område som ble befart er vist på Figur 6. Følgende lokalkjente personer var med under deler av befaringen: Jon Magnus Rasmussen (Heggviksvåi 5), Jon Bjarte Rasmussen (Heggviksvåi 5) og Ottar Stegen (Heggviksvåi 7). Befaringen og dette notatet er en oppfølging av NGI (2013). Fra oppdragsgiver har vi fått opplyst at reguleringsplanen for Åtnes boligfelt ble utarbeidet i 1976 og utbyggingen skjedde i Det er ikke registrert skred i området etter utbyggingen, dvs. minimum 34 år uten skredhendelser. Figur 1. Oversiktskart. Åtnes boligfelt er markert med rødt polygon.

3 Dokumentnr.: TN Side: 3 Figur 2. Detaljkartkart over Åtnes boligfelt. 2 Områdebeskrivelse Skråningen ovenfor (øst for) Åtnes boligfelt består i hovedsak av berg i dagen opp til omtrent 120 moh. Spredt vegetasjon finnes i hele skråningen og i sørlig del finnes en liten ur. Berggrunnen består i hovedsak av fyllitt i sørøst og gneis ellers (Figur 3). Gjennomsnittlig helning mellom det øverste registrerte potensielle kildeområdet for skred, Lokalitet 12, og tomtegrensene til Åtnes boligfelt er 27 (Figur 4). Skråningen har nokså jevn helning ovenfor Åtnes boligfelt slik det fremgår av Kart 1.

4 Dokumentnr.: TN Side: 4 Figur 3. Berggrunnskart fra Norges Geologiske Undersøkelse. Grønn farge angir "fyllitt, glimmerskifer" og rosa angir "diorittisk til granittisk gneis, migmatitt". Figur 4. Terrengprofil gjennom Lokalitet 12. Terrengprofilets plassering er vist på Kart 1.

5 Dokumentnr.: TN Side: 5 3 Detaljert beskrivelse av lokaliteter Foto med tilhørende tekst for ulike observasjonspunkter, Lokalitet 1 14 og A C, er gitt i det etterfølgende. Det er inkludert kun lokaliteter som under befaringen ble vurdert som relevante i forhold til potensielle steinsprang. Flere av lokalitetene ble påvist av lokalkjente. Posisjonene til Lokalitet 1 14 er vist på Kart 1 da disse lokalitetene ble målt med GPS under befaringen, og trenger ikke å være helt riktig pga. varierende GPS-nøyaktighet. Ut fra kotene på Kart 1 ser det ut til at Lokalitet 12 ligger ca. 10 m lengre mot nord-nordøst enn det som er vist på Kart 1. Hvor lokalitetene A C befinner seg fremgår av foto med tilhørende beskrivelse. I noen tilfeller er det vist flere foto fra samme lokalitet, og det er også angitt i teksten. Antatt mest aktuell sikringsmetode, dersom sikring skal utføres, er beskrevet for hver lokalitet. Behov for sikring er diskutert i Kapittel 4. Blokkstørrelse er generelt gitt på formen V=B L T, hvor V er volum i kubikkmeter, B (bredde når det ses oppover skråningen) er lengden i meter av blokken målt lang skråningens strøkretning (altså i omtrent i retning NØ-SV), L er lengden av blokken i meter målt langs skråningens fallretning og T er tykkelsen i meter til blokken. Helningen til underlaget som blokker hviler på (fallvinkel langs potensiell glideretning) er generelt gitt som FV=tall i grader ( ). Med avløst blokk menes blokk som er fri til å bevege seg ved at tre sidekanter er definert ved sprekker eller fri flater og at den er fri til å bevege seg i forhold til underlaget. Dersom alle sidene består av fri flater er det dermed en frittliggende blokk hvis eneste kontakt med annet berg er på undersiden. Lokalitet 1. Avløst og sikret blokk med V=5,5 2 1=11. FV=22. Den er sikret med 2 bolter gjennom blokken 4 bolter langs blokkens nedside. Alle bolter har diameter 25 mm og står omtrent vinkelrett på potensiell glidflate. Supplerende sikring: uaktuelt. Lokalitet 2. Avløst og usikret blokk som ligger inntil og rett nord for blokken ved Lokalitet 1. V=9 2 1=18. FV=24. Baksprekken er tett (kontakt mellom to sprekkeflater): dvs. ingen tegn til at blokken har beveget seg. Sikring: bolting gjennom blokken.

6 Dokumentnr.: TN Side: 6 Lokalitet 3. Liten frittliggende blokk som er sikret med 2 rustne bolter med diameter 25 mm. Supplerende sikring: bolting. Lokalitet 4. Liten frittliggende og usikret, blokk. Den gule målestaven er 1 m lang. Sikring: fjernes kontrollert eller festes fast med egnet metode. Lokalitet A. Avløste og usikrede blokker ovenfor Heggviksvåi 5. Det er et parti med meget slak helning mellom avløste blokker og huset. Sikring: innfesting med egnet metode. Lokalitet 5, to foto. Avløst og usikret blokk med V=2,5 1,5 2=8. FV=21. Åpen baksprekk kan indikere at blokken har beveget seg. Sikring: bolting.

7 Dokumentnr.: TN Side: 7 Lokalitet 6. To frittliggende blokker. Sikring: fjernes kontrollert eller festes med egnet metode. Lokalitet 7, to foto. Frittliggende og usikret blokk med V=7 4 3=84. FV=20. Høyre (sørlig) del av blokken er avløst av irregulær sprekk, og denne delen av blokken har kontakt med underliggende fast berg kun helt i sør (til høyre på bildet til høyre). Sikring: bolting eller innfesting med annen egnet metode som nett eller wire.

8 Dokumentnr.: TN Side: 8 Lokalitet 8, tre foto. Avløst og usikret blokk med V=6 1,5 1,5=14. FV=19. Åpen baksprekk bevokst med små trær og busker, hvilket indikerer at rotsprengning kan ha ført til bevegelse i blokken. Under befaringen rant det vann ved Lokalitet 8. Ellers i området var det tørt under befaringen. Sikring: bolting. Lokalitet 9, to foto. Flere frittliggende og usikrede blokker. Sikring: nett.

9 Dokumentnr.: TN Side: 9 Lokalitet 10. Liten frittliggende og usikret blokk. Den gule målestaven er 1 m lang. Blokken rører på seg når den sparkes til. Sikring: fjernes kontrollert eller festes med egnet metode. Lokalitet 11. Liten frittliggende og usikret blokk sentralt i bildet. Sikring: fjernes kontrollert eller festes med egnet metoden. Lokalitet 12, fire foto. Område rett ovenfor bratt skrent med mange åpne sprekker. Trolig skyldes de åpne sprekkene bevegelser som har vært forårsaket av en kombinasjon av glidning og rotasjon (toppling) av blokker. Det er ikke kjent om området i bevegelse i dag, men det vil ikke være overraskende om det er det. Arealet av hele området (se utsnitt på Figur 6) i horisontalplanet ble målt til 170 m 2. Langs skråningen blir det ca. 200 m 2. Basert på høydekoter på Kart 1 estimeres tykkelsen av området til 6 m. Volumet blir dermed 1200 m 3.

10 Sikring: neppe mulig å få til noe fornuftig for å hindre skred da volumet til den potensielt ustabile bergmassen trolig er for stort. Barriere i form av steinspranggjerde plassert nært Åtnes boligfelt er et mulig tiltak. Overvåking: det finnes metoder på markedet som kan brukes til å måle eventuelle bevegelser i bergmassene ved Lokalitet 12. Bakkebasert radar (GB InSAR) må trolig brukes, eventuelt sammen med andre metoder. Dokumentnr.: TN Side: 10 Lokalitet 13. Flere frittliggende og usikrede blokker. Sikring: fjernes kontrollert eller festes med nett. Lokalitet B. Frittliggende og usikret blokk som vil stopp i ura på nedsiden (Lokalitet 14) om den skulle bli satt i bevegelse. Den gule målestaven er 1 m lang. Sikring: neppe aktuelt. Lokalitet 14. Liten ur hvis fot ligger på et område med slak helning (langt unna i bildet). Urfotens posisjon er vist på Kart 1. Lokalitet C. Frittliggende og usikret blokk som har utløpsretning sør for Åtnes boligfelt. 4 Vurdering av stabilitet 4.1 Alle usikrede blokker unntatt Lokalitet 12 For en usikret blokk som kan gli ut langs et skråplan (plan utglidning) utrykkes sikkerhetsfaktoren SF, forholdet mellom stabiliserende krefter og drivende krefter, som vist i formel 1 når kun blokken er påvirket kun av gravitasjon.

11 Dokumentnr.: TN Side: 11 SF = tan φ / tan α [1] hvor φ er friksjonsvinkelen til glideplanet og α er helningsvinkelen til glideplanet. Formel 1 er illustrert i Figur 5 for helningsvinkel mellom 18 og 30 og friksjonsvinkler på henholdsvis 30 og antas å være nær basis friksjonsvinkel, hvor basis friksjonsvinkel er friksjonsvinkelen til en uforvitret, glatt sprekkeflate, dvs. uten undulering/ruhet som øker friksjonsvinkelen. 40 representerer en uforvitret sprekkeflate med noe undulering/ruhet. Det fremgår av Figur 5 at største registrerte helningsvinkel, 24 ved Lokalitet 2, gir sikkerhetsfaktor som er lik 1,3 eller større. Det indikerer at de fleste av de usikrede blokkene har rimelig god sikkerhet mot å gli ut. Figur 5. Sikkerhetsfaktor for plan utglidning når blokken kun er utsatt for gravitasjon. For å sette de usikrede blokkene ved Lokalitet 2, 4, A, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, B og C i bevegelse trengs tilleggskrefter som vanntrykk, frostsprengning, rotsprengning eller rystelser fra jordskjelv eller sprengning. For de minste blokkene, primært blokken ved Lokalitet 10, kan det også tenkes at ferdsel i skråningen kan sette dem i bevegelse ved at dyr tråkker på dem. Faren for rystelser er liten, med mindre det sprenges i nærheten, og vanntrykk, frostsprengning og rotsprengning gjenstår da som mulige igangsettere av bevegelse (utløsere) for de fleste av blokkene. For frittliggende blokker ved Lokalitet 4, 6, 7, 9, 10, 11, 13, B og C er det vanskelig å se at noen av disse utløserne skal kunne forekomme pga. sannsynlig fri drenasje og at

12 rotsprengning primært forekommer der røtter står ned i sprekker ved en blokk. Sannsynligheten for at de settes i bevegelse anses dermed for å være liten. For de avløste blokkene ved Lokalitet 2, A, 5 og 8 er det mer sannsynlig at utløsere skal kunne forkomme. Blokken ved Lokalitet 8 synes mest utsatt pga. mest åpenbar mulighet for rotsprengning og mulighet for vann og/eller is. For samtlige usikrede blokker gjelder at de ikke får startenergi ved at de ligger høyere enn bergskråningen de må fortsette å bevege seg på. De vil måtte gli ut, og fortsette å gli nedover skråningen for å kunne komme nedover skråningen. Alle blokker trenger ikke nødvendigvis å gli med samme flate ned mot underlaget som utgjør undersiden av blokken i dagens tilstand, men kan rotere. Blokkformene tilsier imidlertid at de neppe vil rotere mange ganger før glidning på en flate inntreffer. Glidning fremfor rotasjon, rotasjon eventuelt kombinert med hopp og sprett, tilsier kortere utløp enn hva som ville vært tilfelle med blokkformer som ville gjort rotasjon lettere å oppnå. Utløp av blokker er diskutert i Kapittel Sikrede blokker SF kan beregnes for en sikret blokk etter formel 2 når blokken kun er påvirket av gravitasjon. SF (( W cosα + B sin( β + α)) tanϕ + B cos( β + α)) / W sinα = [2] hvor W er tyngden av blokken, B er boltekapasitet og β er boltevinkelen nedover i forhold til horisontalplanet. Lokalitet 1 er sikret med to bolter gjennom blokken, og fire bolter langs blokkens nedside. Ved kun å regne med de to boltene gjennom blokken, og forutsette at de har kapasitet 200 kn ved flytning (B = 400 kn), og at friksjonsvinkelen er 30 fås SF = 3,5 etter formel 2. Supplerende sikring vurderes å være uaktuelt. Blokken ved Lokalitet 3 er sikret med to bolter med diameter 25 mm som er rustne, trolig bare overflaterust, slik at de kan anses å være sikret i dag. Når boltene har rustet nok til at de ikke har noen kapasitet igjen, blir problemstillingen som for frittliggende blokker beskrevet i Kapittel 4.1. Det bemerkes at det finnes flere sikrede blokker i skråningen enn de som er inkludert i dette notatet. Disse ble under befaringen vurdert til å være godt sikret, og grunnen til at blokkene ved Lokalitet 1 og 3 er beskrevet er at det ble oppfattet at disse vakte usikkerhet hos beboere i Åtnes boligfelt. 4.3 Lokalitet 12 Underlaget som synes å være nedre begrensning av det tilsynelatende ustabile partiet ved Lokalitet 12 har brattere helning ved nedre kant / fronten enn gjennomsnittlig Dokumentnr.: TN Side: 12

13 helning nedenfor Lokalitet 12. Nedre kant / fronten består av en utoverhellende bergskrent. Ovenfor skrenten ble det under befaringen registrert en økende helning av flaten som synes å utgjøre nedre begrensning. Det kan potensielt løsne blokker fra fronten som steinsprang (< 100 m 3 ) og steinskred med antatt maksimalt volum på 1200 m 3 er også mulig. Sannsynligheten for skred er vanskelig å vurdere. Den lille ura ved Lokalitet 14 er sannsynligvis forårsaket av skred fra Lokalitet 12, men det må sannsynligvis ha skjedd før 1980 (Kapittel 1). Utløp av blokker fra Lokalitet 12 er diskutert i Kapittel 5. 5 Utløp av blokker 5.1 Generelt om beregningene Vi har gjort simuleringer av utløp av steinblokker i profilet som er vist i Figur 4 og Kart 1. Programmet RocFall versjon fra Rocscience ble benyttet. Programmets standardverdier for koeffisientene for normal og tangentiell restitusjon ble brukt for underlagsmaterialet langs skredbanen (bart berg), men uten standardavvik. Friksjonsvinkelen til underlagsmaterialet langs skredbanen, heretter kalt dynamisk friksjonsvinkel, ble variert. Den dynamiske friksjonsvinkelen er ikke den samme som friksjonsvinkelen beskrevet i Kapittel 4.1, som er en statisk friksjon (hvilefriksjon). Dynamisk friksjonsvinkel i RocFall er definert slik: En steinblokk som kastes på underlaget vil fortsette å bevege seg nedover skråningen dersom skråningshelningen er større eller lik friksjonsvinkelen. En steinblokk ble definert som lump mass. Det betyr at en steinblokk modelleres som partikkel uten størrelse og form, kun masse. 5.2 Resultater I en avstand fra inntil ca. 30 m nord for profilet (Kart 1, Figur 4) finnes flere lokaliteter med blokker som ligger rundt 83 moh, hvilket tilsvarer X=93 i profilet. X=93 er derfor brukt som kildeområde for steinsprang i tillegg til Lokalitet 12 ved X=62, 102 moh. Utløp som funksjon av dynamisk friksjonsvinkel er vist i Tabell 1. Tabell 1. Utløp som funksjon av dynamisk friksjonsvinkel. Dynamisk friksjonsvinkel Utløp til X-verdi fra kilde ved X=62 Utløp til X-verdi fra kilde ved X= Lokalitet 14, urfoten som sannsynligvis er forårsaket av skred fra Lokalitet 12, befinner seg ved X=124. Det betyr at en dynamisk friksjonsvinkel i underkant av 25 gir utløp som passer best med dét. For å få utløp til huset på eiendommen Dokumentnr.: TN Side: 13

14 Heggviksvåi 1 ved X=163 kreves en dynamisk friksjonsvinkel som er lavere, rundt 20. I brukerveiledningen til RocFall er dynamisk friksjonskoeffisient for berg oppgitt til 0,576 med et standardavvik på 0,13, hvilket tilsvarer dynamisk friksjonsvinkel på 29,9 og standardavvik på 7,4. Det er basert på in-situ tester. Dette, sammen at dynamisk friksjonsvinkel på i underkant av 25 gir utløp til urfoten ved Lokalitet 14, tilsier at det kan være rimelig å anta en dynamisk friksjonsvinkel på rundt 25. Antagelsen tilsier at steinsprang ikke vil nå ned til Åtnes boligfelt. Samtidig er det store usikkerheter knyttet til den dynamiske friksjonsvinkelen, både hva den er for tørr bergoverflate og våt bergoverflate, som antas å være noe lavere. I tillegg kan man ha ekstreme tilfeller av lav dynamisk friksjonsvinkel ved islagt bergoverflate (underkjølt regn). Vi konkluderer med at det er mest sannsynlig at steinblokker fra steinsprang og steinskred stopper ovenfor (øst for) Åtnes boligfelt, men utløp ned til bebyggelsen kan også forekomme. 6 Farevurdering Sannsynligheten for at steinsprang/-skred skal skje er diskutert i Kapittel 4.1. Det er sannsynliggjort at faren knyttet til de fleste lokalitetene ikke synes veldig stor basert på stabiltetsberegninger og mulige utløsere. I tillegg er det ikke registrert skred i området de siste 34 år. I følge dagens krav til vanlige bolighus skal den årlige nominelle sannsynligheten for at skred treffer eiendommen ikke være større enn 1/1000. Ved å sette årlig sannsynlighet for skred til maksimalt lik 1/34 oppnås 1/1000 ved å sette årlig sannsynlighet for utløp ned til Åtnes boligfelt (for et skred som har skjedd) minst lik 1/29. Eller sagt på en annen måte: dersom det gikk ett skred hvert år skal det gå maksimalt 29 år mellom hver gang skred når ned til Åtnes boligfelt. Vi har ikke grunnlag for å beregne sannsynligheter for utløp ned til Åtnes boligfelt basert på beregningene som er beskrevet i Kapittel 5. Det er kun konkludert med at det er mest sannsynlig at skred stopper ovenfor (øst for) Åtnes boligfelt. Vi har gjort følgende tankeeksperiment: dersom Åtnes boligfelt var under planlegging i dag, ville vi konkludert med at man kunne bygge uten sikringstiltak mot skred og likevel tilfredsstille dagens krav til sikkerhet mot skred? Svaret er sannsynligvis nei, og vi ville konkludert med at sikringstiltak er nødvendig. Med sikringstiltak menes her både rensk og innfesting av potensielt farlige objekter og muligens å la være å bygge innenfor potensielt utløpsområde for skred fra Lokalitet Eventuell sikring Dersom man velger å sikre et utvalg av eller alle objekter som er beskrevet i dette notatet, burde det være en ganske grei jobb for en kvalifisert entreprenør med mulig Dokumentnr.: TN Side: 14

15 unntak for Lokalitet 12. NGI kan i så tilfelle bidra til valg av endelig løsning for ulike objekter gjennom felles befaring med entreprenør. Når det gjelder Lokalitet 12 er det imidlertid nødvendig med mer forarbeid. Det bør bestå av følgende: 1. Supplerende befaring for å vurdere om det likevel er mulig å sikre mot utløsning av skred samt å innhente data som kan brukes til å prosjektere en barriere (steinspranggjerde). 2. Utarbeide rapport om sikringstiltak som kan benyttes av entreprenør. En mellomløsning for Lokalitet 12 kan være periodisk overvåking for å måle eventuelle bevegelser i blokkene, for deretter å beslutte om det skal sikres eller ikke. 8 Konklusjon Vi har identifisert flere potensielle skredobjekter ved mer enn ti lokaliteter. Vi har utført stabilitetsberegninger, vurdert mulige skredutløsere samt utført utløpsberegninger. I sum har det det ført til at sannsynlighet for at skred skal nå ned til Åtnes boligfelt vurderes til å være lav, men ikke så lav at den klart kan vurderes til å tilfredsstille dagens krav til sikkerhet mot skred. Å sikre objekter fra å løsne ved kontrollert fjerning (rensk) eller innfesting vurderes til å være greit å gjennomføre for en kvalifisert entreprenør med unntak for Lokalitet 12 med mulig steinskred med antatt maksimalt volum på 1200 m 3. Steinspranggjerde plassert nært Åtnes boligfelt vurderes til å være en mer aktuell metode for denne lokaliteten. Mer forarbeid kreves for prosjektere en sikringsløsning for Lokalitet 12. En mellomløsning, før eventuell beslutning om å sikre Lokalitet 12, er periodisk overvåking for å måle eventuelle bevegelser. 9 Referanse NGI (2013). Åtnes boligfelt. Løst og sikret berg ovenfor bebyggelse. Notater fra befaring. NGI-dokument TN datert Foreløpige utgave som ble levert til Aurland kommune er datert Dokumentnr.: TN Side: 15

16 ÅTNES BOLIGFELT Kartlagt område innenfor rød strek. Synsretning mot øst. Utsnitt viser Lokalitet 12 sett rett ovenfra. Flyfoto fra og Dokumentnr TN Dato Figur nr. 6 Tegnet av VK p:\2013\07\ \leveransedokumenter\teknisk notat\tn-03\pdf\kartlagt område-a3figur.docx

17 Koordinatliste lokaliteter (UTM 32) D D D 4 3 1/2 D D 6 D 7 Punktnr Øst Nord 1/ D D D D D D D Målestokk (A3): 1:1 000 Datum: Euref89, Kartprojeksjon: UTM Åtnes boligfelt Prosjektnr Kart nr. 1 Lokaliteter og profil Utført KST Dato m 170 Kontrollert VK Godkjent UD

18 Kontroll- og referanseside/ Review and reference page Dokumentinformasjon/Document information Dokumenttittel/Document title Vurdering av sikring mot steinsprang Dokumentnr./Document No TN Dokumenttype/Type of document Teknisk notat / Technical Note Oppdragsgiver/Client Aurland kommune Emneord/Keywords Steinsprang, sikring Distribusjon/Distribution Begrenset/Limited Dato/Date Rev.nr.&dato/Rev.No.&date 0 / Stedfesting/Geographical information Land, fylke/country, County Norge, Sogn og Fjordane Kommune/Municipality Aurland Sted/Location Åtnes Kartblad/Map Havområde/Offshore area Feltnavn/Field name Sted/Location Felt, blokknr./field, Block No. UTM-koordinater/UTM-coordinates Dokumentkontroll/Document control Kvalitetssikring i henhold til/quality assurance according to NS-EN ISO9001 Rev./ Rev. Revisjonsgrunnlag/Reason for revision Egenkontroll/ Self review av/by: 0 Originaldokument VK UD Sidemannskontroll/ Colleague review av/by: Uavhengig kontroll/ Independent review av/by: Tverrfaglig kontroll/ Interdisciplinary review av/by: Dokument godkjent for utsendelse/ Document approved for release Dato/Date 13. august 2014 Sign. Prosjektleder/Project Manager Ulrik Domaas Mal rev. dato: Skj.nr. 043

19

20