E6 Ranheim- Værnes delstrekning 1

Transkript

1 DOKUMENTNUMMER: G-003_rev02 DATO: E6 Ranheim- Værnes delstrekning 1 Vurdering av områdestabilitet i kvikkleiresoner

2 Reinertsen Sverige AB Kilsgatan GÖTEBORG Tel Fax E6 Ranheim- Værnes delstrekning 1 Vurdering av områdestabilitet i kvikkleiresoner DOKUMENTTITEL Vurdering av områdestabilitet i kvikkleiresoner OPPDRAGSGIVER Statens Vegvesen region midt DOKUMENTNUMMER G-003_rev02 DATO Revidert etter kommentar fra tredjepartskontroll Revidert etter kommentar fra tredjepartskontroll REV. DATO BESKRIVELSE UTFØRT KONTROLLERT GODKJENT UTFØRT AV KONTROLLERT AV GODKJENT TREDJEPARTSKONTROLL GODKJENT Jimmie Svensson Lars Johansson Frode Austgulen SØKVEG P:\RE_MLM\14\SE_323_Geoteknik\N _E6_Ranheim- Vaernes\Granskning\Granskning_150831\DS1\G003\G-003_rev02_Granskningsrättad.doc

3 INNHOLDSFORTEGNELSE INNHOLDSFORTEGNELSE INNLEDNING/ORIENTERING Kvalitetssystem Bjørnstad (Profil på E6) Geoteknisk kategori Konsekvensklasse / pålitelighetsklasse (CC/RC) Prosjekterings- og utførelseskontroll Utførte grunnundersøkelser Topografi og terrengforhold Grunnforhold Krav til sikkerhet Stabilitetsvurderinger Beregningsgrunnlag/forutsetninger Materialparametere Resultat Profil A-A Profil B-B Profil C-C Profil D-D Profil E-E Profil F-F Vurdering Reitan (Profil 8700 på E6) Geoteknisk kategori Konsekvensklasse / pålitelighetsklasse (CC/RC) Prosjekterings- og utførelseskontroll Utførte grunnundersøkelser Topografi og terrengforhold Grunnforhold Krav til sikkerhet Stabilitetsvurderinger Beregningsgrunnlag/forutsetninger Materialparametere Resultat Profil A-A Profil B-B Profil C-C Profil D-D Vurdering REFERANSER VEDLEGG Vedlegg A Oversiktskart Vedlegg B Vurdering i følge Karlserud Vedlegg C Stabilitetsberegninger for Bjørnstad (Profil på E6) Vedlegg D Stabilitetsberegninger for Reitan (Profil 8700 på E6) Vedlegg E Tegninger Side 3 av 17

4 1 INNLEDNING/ORIENTERING Reinertsen er engasjert av Statens Vegvesen (som underkonsulent til Asplan Viak) for at vurder geotekniske forhold i forbindelse med utarbeidelse av reguleringsplan for E6 Ranheim-Værnes. Delstrekning 1 (DS 1) er ca. 9 km lang og vil bli anlagt på søndre siden om eksisterende E6. Denne rapporten framlegger vurderinger av områdestabiliteten i de to registrerte kvikkleiresonene på Delstrekning 1. I rapporten brukes ordet kvikkleire med betydningen sprødbruddmateriale ihht ref. /11/. Det er utført en rekke grunnundersøkelser på strekningen. Som situasjonsplanen viser ligger ny E6 hovedsakelig utenfor de registrerte kvikkleiresonene (skrednett), men i to områder (331 Bjørnstad og 333 Reitan) er det registrert kvikkleire. En nøyaktig gjennomgang av hela parsellen med hensyn til forekomst av kvikkleire er utført, der så vel boringer utført i nåværende oppdrag i 2014 som tidligere utført boringer har blitt sjekket. Resultat i ref. /12/ viser at det ikke er påtruffet kvikkleire i noen punkter utenfor de to områdene Bjørnstad og Reitan. Den lokale stabiliteten av vegen er ivaretatt i G-002 Geoteknisk prosjekteringsrapport. I Figur 1 fremgår oversiktlig utstrekning av Delstrekning 1, dvs. mellom profil 750 og profil 9600 langs eksisterende E6. For mer detaljert beskriving over utstrekning, se kart i vedlegg E. Figur 1 viser også enkelte undersøkelsespunkter hvor kvikkleire har blitt påtruffet med rød farg og kvikkleiresonene ved Bjørnstad og Reitan med rød ringmarkering. Figur 1 viser også kvikkleiresonene Ranheim øst og Ranheim vest med blå ringmarkering. Disse soner vil ikke påvirke vegen då området ved vegen ligger over omradet med kvikkleire og har faste masser i grunnen og vil ikke bli medtatt i en skred i kvikkleiren. Figur 2 viser marin grense og løsmasser. Figur 3 viser kart over saltvannavsetninger i de vurderte områdene. Profil 750 Profil 9600 Figur 1 Registrerte kvikkleireområder, (kartkilde: (Risikokart)) Bjørnstad og Reitan ligger under marin grense, som indikerer høyeste havnivå i området etter siste istida. Det fremgår av Figur 3 at områdene består av tykke havavsetninger, dvs. områder med marin leira, hvor dybden til fjell generell er mer enn 0,5 m. Figur 2 Registrerte løsmasser og marin grense, (Ref.: (Nasjonal løsmassedatabase)) Side 4 av 17

5 Løsmassene i de aktuelle områdene er dominert av marine avsetninger (Figur 3), som indikerer at det eksisterer saltvannsavsetninger i grunnen. Slike grunn- og terrengforhold tilsier at det kan foreligge kontraktante materialer (eks kvikkleire) i grunnen. Figur 3 Registrerte saltvannavsetninger i dagen, Ref: (Nasjonal løsmassedatabase) Stabiliteten av vegen lokalt er ivaretatt i prosjektering for reguleringsplanen. Det er påvist kvikkleire innen nåværende oppdrag utførte boringer og laboratorieundersøkelser både i Bjørnstad og i Reitan. Alle skråninger med potensielle fareområder (marklutning 1:5) utenfor sonene ved vegen med marine avsetninger er vurdert men vil ikke bli presentert i denne rapport. Alle skråninger som ikke er redovist i denne rapport vil ikke påvirke vegen. 2 Kvalitetssystem NS-EN : NA:2008 krever at ved prosjektering av konstruksjoner i pålitelighetsklasse 2, 3 og 4 skal et kvalitetssystem være tilgjengelig, og at dette systemet skal tilfredsstille NS-EN ISO 9000-serien for konstruksjoner i pålitelighetsklasse 4. Reinertsens kvalitetssystem oppfyller beskrivelsen ovenfor, hvilket gjør at krav for pålitelighetsklasse 2 og 3 er oppfylt. 3 Bjørnstad (Profil på E6) I området ved Bjørnstad skal veg for ny E6 og ett deponi for overskuddsmasser anlegges. Deponiet vil bli plassert i området sør for E6, se Figur 4. Helningen innenfor løsneområdet er mindre enn 1:15. Kvikkleireområdet har blitt avgrenset med boringer og resultater fra gamle rapporter for området. Områdets utbredelse er markert på tegninger i vedlegg A. Volumen på skred som kan forekomme er mellom m 3 og m 3. De sannsynlige dreneringsveierne for disse volumer vises på oversiktskart i vedlegg A. Vurderinger for stabilitet i veiområdet er vurdert i ref. /15/. Den mest kritiske profilen for veiområdet, med avseende på områdesstabilitet, langs strekningen er redovist i Profil F-F i denne rapport. Side 5 av 17

6 E6 Storelv Figur 4 Geografisk plassering av E6 og planlagt deponi 3.1 Geoteknisk kategori Ref. /5/ stiller krav til prosjektering ut fra tre ulike geotekniske kategorier. Det velges krav til prosjektering i henhold til geoteknisk kategori 3. Dette innebærer at prosjekteringen bør omfatte kvantitative geotekniske data og analyser for å sikre at de grunnleggende kravene blir oppfylte. 3.2 Konsekvensklasse / pålitelighetsklasse (CC/RC) Ref. /5/ definerer byggverks plassering med hensyn til konsekvensklasse og pålitelighetsklasse (CC/RC). For det aktuelle området velges geotekniske arbeider plassert i pålitelighetsklasse 3, dvs. at arbeidene knyttes til tabellens klassifisering for grunn- og fundamenteringsarbeider, og grunnanlegg i kompliserte tilfeller. 3.3 Prosjekterings- og utførelseskontroll Ref. /5/ gir føringer for krav til omfang av prosjekteringskontroll og utførelseskontroll avhengig av pålitelighetsklassen. Dette innebærer at det for prosjekteringskontroll og utførelseskontroll av geotekniske arbeider kan forutsettes kontrollklasse U (utvidet). For prosjekteringen gjelder at det utføres grunnleggende kontroll (egenkontroll) og sidemannskontroll (kollegakontroll). I tillegg til dette bør en ekstra kontroll utføres av et annet foretak enn det som utførte prosjekteringen (uavhengig prosjekteringskontroll). Side 6 av 17

7 3.4 Utførte grunnundersøkelser Utførte grunnundersøkelsene vises i sin helhet i ref. /12/. For området ved deponiet er det utført 15 stk. CPTu- sonderinger, 14 stk. totalsonderinger og 8 stk. prøvetakinger. I laboratorium er det utført 6 stk. rutineundersøkelser (fra 19 nivåer), 1 stk. ødometerforsøk og 2 stk. aktive treaksialforsøk (fra 4 nivåer). Resultater fra laboratorieundersøkelsene er vist i vedlegg A. Kvaliteten på de aktive treaksialforsøken vurderes å kunne klassifiseres som godt forsøk, i henhold til ref. /2/, ref. /3/ og ref. /5/ (Figur 2.20). Kvaliteten på opptatte 54mm sylinderprøver vurderes å være i kvalitetsklasse 1-2 i samsvar med ref. /2/ og ref. /3/. Kvalitet på utførte trykksonderinger (CPTu) tilfredsstiller anvendelsesklasse Topografi og terrengforhold Terrenget i området er relativt flatt med svak helning mot nord og med skråninger ned mot Storelva i øst. Det er stedvis tegn på pågående erosjon i Storelva. I området som deponiet skal anlegges, er dagens terreng dekket av skog. Resterende områder består av dyrket mark. 3.6 Grunnforhold Utførte grunnundersøkelser viser fyllmasser på leira på friksjonsjord på store dybder. Undersøkelsene viser at det øverste laget av leira er kvikk/sensitivt i hele området. Mektigheten på dette laget varierer mellom ca. 10 og 15 m. Leirens skjærstyrke under fyllingen er vurdert i vedlegg A og vedlegg B. Skjærstyrken i fyllingen vises i tegninger i ref. /12/ og er vurdert som leira. 3.7 Krav til sikkerhet Med hensyn til sikkerhetsnivå er det, i henhold til ref. /5/, bestemt at det i områder med kvikkleire skal oppnås en materialfaktor lik 1,6 for alle skjærflater som tar med seg vegbanen. For andre skjærflater som ikke påvirker vegen kan man legge krav i ref. /11/ om en materialfaktor lik 1,4 eller prosentvis forbedring. For å kunne definere sikkerhetskrav må tiltakskategori og faregradsklasse for området bestemmes. Sikkerhetskrav innebær også kontrollkrav i forhold til prosjektklasse hvilket er definert i ref. /1/. Tiltakskategorien fastsettes etter ref./11/. Foreliggende reguleringssak tilhører Tiltakskategori K4 siden tiltaket gjelder viktige samfunnsfunksjoner. Tiltaket vil påvirke stabiliteten negativt. I Tabell 1 finnes evaluering av faregrad før og etter utbygging for alle kvikkleireområder. Faregraden etter utbygging benyttes som grunnlag for å vurdere tilfredsstillende sikkerhet for stabilitetsanalysene i henhold til kapitel 4.5 punkt 9 i ref. /11/. Samlet poeng fra evalueringen var 37. Faregrad er derfor valgt til høy, dvs. høy sannsynlighet for at et skred inntreffer. Side 7 av 17

8 Tabell 1 - Evaluering av faregrad Faktorer Verktal Faregrad før Poeng før tiltak Faregrad etter Poeng etter tiltak tiltak Tidligere skredaktivitet Skråningshøyde, meter Tidligere/nåværende terrengnivå (OCR) Poretrykk: 3/ Overtrykk/Undertrykk (kpa) Kvikkleiremektighet Sensitivitet Erosjon Inngrep: Forverring/Forbedring 3/ Total summa før tiltak: 28 Total summa før tiltak: 37 I følge Tabell 2 må sikkerheten i forhold til områdestabiliteten fra stabilitetsanalysen tilsvare en materialfaktor γ M 1,4. Dersom dette kravet ikke er innfridd, må det utføres stabilitetsforbedrende tiltak som gir en vesentlig forbedring av sikkerhetsnivået. Tallverdier på denne forbedring fremkommer av Tabell 3 og tilsvarer da en maksimal økning av sikkerhetsfaktoren på 15 %, i tilfelle stabilitetsanalysen oppgår til en materialfaktor på minst γ M = 1,0. Tabell 2 stiller også krav til skjerpet kontroll, dvs. utvidet og uavhengig kontroll, på prosjektering og geotekniske rapporter. Tabell 2 - Sikkerhetsfaktor for områdestabilitet (ref. /11/) Side 8 av 17

9 Tabell 3 - Krav til prosentvis forbedring (ref. /10/) 3.8 Stabilitetsvurderinger Beregningsgrunnlag/forutsetninger Det er utført stabilitetsberegninger for dagens situasjon med både totalspenningsanalyse, ADP, (udrenert korttidstilstand) og effektivspenningsanalyse (drenert langtidstilstand). Beregningene er utført med karakteristiske verdier på materiale ettersom alle materialer i undersøkelsen skal benytte γ M = 1,4 og dermed kan en sikkerhetsfaktor på 1,4 likestilles med å benytte dimensjonerende parameterverdier og kravet at beregnet sikkerhetsfaktor aller minst skal oppnå 1,0. Hvis man ser på langtidssituasjonen for skråningene slik de ligger i dag, vurderes effektivspenningsanalysen som representativ. Totalspenningsanalysen vurderes som representativ dersom grunnen består av leira. Totalspenningsanalysen gjør det mulig å ta hensyn til en situasjon med udrenert spenningsendring i grunnen. Stabilitetsanalysene er utført med Vianova Geosuite Stabilitet 2014 og beregnet i henhold til ref. /9/. Programmet baserer seg på en likevektsbetraktning av potensielle bruddflater, så vel sirkulære og plane/sammensatte. De sirkulære viste seg å være dimensjonerende hvorfor bare disse presenteres i rapporten. Ved beregning med sirkulære skjærflater er 100 stk. tangeringspunkter benyttet. For de områder der stabilitetsberegningene for dagens situasjon viser for lav sikkerhet er det utført beregninger for en situasjon med foreslått sikringstiltak i form av topografiske endringer (fylling for erosjonssikring) Materialparametere Udrenert skjærstyrke i leira og sensitiv/ kvikk leira som benyttes i stabilitetsberegningene (ADP) er valgt på grunnlag av tolkede trykksonderinger (CPTu) med støtte i skjærstyrkemålinger og triaksialforsøk utført på uforstyrrede prøver i laboratorium. Tolking av CPTu i vedlegg B er utført i henhold til ref. /5/, ref. /13/ og ref. /14/. Anisotropiforhold er satt til S ud = 0,63S ua og S up = 0,35S ua i henhold til ref. /11/. Ved beregninger i Geosuite Stabilitet 2014 ble direkte skjærstyrke benyttet som grunnverdi. Aa, Ad, og Ap ble brukt for å angi anisotropiforhold. For ansatt ADP- forhold ger dette Aa=1,6, Ad=1,0 og Ap=0,5. Side 9 av 17

10 Valg av effektivspenningsparametre er gjort på grunnlag av erfaringsverdier, se Tabell 4. Grunnlag for valg av verdier er borpunktene 4685H10, 4700H203, 4800, 4900H270, 4900H413, 4900H662, 4900H700, 5000H190 og 5050H96. I tillegg har erfarenhetsverdier fra figur 2.39 i ref. /5/ brukts. Tabell 4 Tyngdetetthet, attraksjon og friksjonsvinkel Lag g' [kn/m 3 ] a [kn/m 2 ] ϕ [⁰] Cl Cl Cl Resultat Det er utført stabilitetsberegninger for 6 stk. profiler. Profilene dekker de mest utsatte delene av landområdet etter tiltak, med tanke på topografi og grunnforhold, og vurderes som representative for området. Skråninger på østsiden av Storelva samt nordsiden for vegen er ikke medtatt i rapport då disse ikke vil påvirke eller bli påvirket av planlagt deponiområde. Eksisterende forhold oppfyller tilfredsstillende stabilitet. Profilene er navngitt: Profil A-A, B-B, C-C, D-D, E-E og F-F. Profilene og en plantegning vist i vedlegg C. Det er de mest kritiske glideflatene for hver profil som vist i vedlegg C. Beregningene er basert på en fylling med en last på 40 kpa. Ved høyere laster (større fyllingshøyde) blir overslagsberegninger for stabilitet ikke tilstrekkelig. Overslagsberegninger er ikke rapportert i denne PM. Beregninger i profil F-F viser områdesstabilitet for vegen. Beregningene i vedlegg C er vist som «eksisterende forhold», «planlagt deponi/ny E6» og som «ny design» (for de profilene der områdets stabilitet må forbedres) for samtlige profiler. «Ny design» vises kun dersom områdets stabilitet må forbedres Profil A-A Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilene, utenom én, for dagens situasjon. Minste sikkerhetsfaktoren for totalspenningsanalysen for skråningen ned mot Storelva er med dagens situasjon F c =1,12. Deponiet påvirker ikke sikkerhetsfaktoren negativt, men stabiliteten ned mot Storelva er fortsatt for lav etter deponiet er anlagt. Stabiliteten ved totalspenningsanalyse må forbedres med 11 % som minimum i henhold til Tabell 3. Med en fylling på 10 kpa i Storelva blir sikkerhetsfaktoren F c =1,41 hvilket motsvarer en prosentvis forbedring på 25 %. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >2,4 både før og etter foreslått sikringstiltak. De sammensatte flatene har høyre sikkerhetsfaktor en de minste sirkulære flatene, se vedlegg C Profil B-B Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i samtlige skråninger i profilet for dagens situasjon, også ved anlegning av deponi. Sikkerhetsfaktoren varierer mellom 2,43< F c <5,07 for dagens situasjon for sirkulære flater og mellom 1,80< F c <2,59 for sirkulære flater etter anlegging av deponiet. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >2,03 før og F cφ >2,11 etter foreslått sikringstiltak. De sammensatte flatene har høyre sikkerhetsfaktor en de minste sirkulære flatene, se vedlegg C Profil C-C Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilen for dagens situasjon, og også ved anlegging av deponiet. Sikkerhetsfaktoren varierer Side 10 av 17

11 mellom 2,03< F c <4,75 for dagens situasjon for sirkulære flater og mellom 1,60< F c <4,16 for sirkulære flater etter anlegning av deponi. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >2,06 før og F cφ >2,09 etter foreslått sikringstiltak. De sammensatte flatene har høyre sikkerhetsfaktor en de minste sirkulære flatene, se vedlegg C Profil D-D Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilet for dagens situasjon, og også ved anlegging av deponiet. Minste sikkerhetsfaktoren er F c >5,52 for dagens situasjon og mellom F c >2,05 etter anlegning av deponiet. På effektivspenningsbasis er sikkerhetsfaktorer over F cφ >5,84 både før etter foreslått sikringstiltak Profil E-E Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilen for dagens situasjon, og også ved anlegging av deponiet. Sikkerhetsfaktoren varierer mellom 1,74< F c <4,60 for dagens situasjon for sirkulære flater og mellom 1,74< F c <2,07 for sirkulære flater etter anlegning av deponiet. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >2,90 både før og etter foreslått sikringstiltak. De sammensatte flatene har høyre sikkerhetsfaktor en de minste sirkulære flatene, se vedlegg C Profil F-F Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilen for dagens situasjon, og også ved anlegning av ny E6. Sikkerhetsfaktoren varierer mellom 1,44< F c <1,76 for dagens situasjon for sirkulære flater og mellom 1,40< F c <1,63 for sirkulære flater etter anlegning av ny E6. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >4,78 både før og etter foreslått sikringstiltak. De sammensatte flatene har høyre sikkerhetsfaktor en de minste sirkulære flatene, se vedlegg C Vurdering Det må anlegges motfylling i Storelva for å oppnå akseptabel stabilitet i Profil A-A. Det vurderes at dette bør utføres for hele Storelva ned mot E6. Motfyllingen skal bestå av en fylling på minst 0,5m med tyngdetetthet på 20 kn/m 3 (tilsvarende en belasting av 10kPa), som også vil fungere som erosjonssikring i Storelva. Utbredelse av deponifyllingen begrenses av beregninger i Profil B-B og Profil C-C. Maksimalt areal med et deponi som belaster eksisterende mark med 40 kpa er 43600m 2. Hvis fyllingen i deponiet har en tyngdetetthet på 20 kn/m 3 vil maksimalt volum være 87200m 3 (2 meter fylling). Dersom man endrer på topografien for deponiet kan det være mulig at et større volum kan håndteres. Dette krever mer detaljerte beregninger og må evt. utføres i neste fase. E6 vil ikke påvirke områdesstabiliteten i området. 4 Reitan (Profil 8700 på E6) Det er påtruffet kvikkleire i 2 stk. borpunkter, 8600H231 og 8600H320. I dette området skal ingen endringer gjennomføres. I Figur 5 vises område der kvikkleire er funnet samt vart Sagelva rinner og plassering av E6. Helningen innenfor løsneområdet er mindre enn 1:15. Området har blitt begrenset med boringer samt gamle rapporter for området. Områdets Side 11 av 17

12 utbredelse er markert på tegninger i vedlegg A. Volumen på skred som kan forekomme er mellom 5000 m 3 og m 3. De sannsynlige dreneringsveierne for disse volumer vises på oversiktskart i vedlegg A. E6 Sagelv Figur 5 Geografisk plassering av E6 og Sagelv (i rødt område er det funnet kvikkleire) 4.1 Geoteknisk kategori Ref. /5/ stiller krav til prosjektering ut fra tre ulike geotekniske kategorier. Det velges krav til prosjektering i henhold til geoteknisk kategori 3. Dette innebærer at prosjekteringen bør omfatte kvantitative geotekniske data og analyser for å sikre at de grunnleggende kravene blir oppfylte. 4.2 Konsekvensklasse / pålitelighetsklasse (CC/RC) Ref. /5/ definerer byggverks plassering med hensyn til konsekvensklasse og pålitelighetsklasse (CC/RC). For det aktuelle området velges geotekniske arbeider plassert i pålitelighetsklasse 3, dvs. at arbeidene knyttes til tabellens klassifisering for grunn- og fundamenteringsarbeider, og grunnanlegg i kompliserte tilfeller. 4.3 Prosjekterings- og utførelseskontroll Ref. /5/ gir føringer for krav til omfang av prosjekteringskontroll og utførelseskontroll avhengig av pålitelighetsklassen. Dette innebærer at det for prosjekteringskontroll og utførelseskontroll av geotekniske arbeider kan forutsettes kontrollklasse U (utvidet). For prosjekteringen gjelder at det utføres grunnleggende kontroll (egenkontroll) og sidemannskontroll (kollegakontroll). I tillegg til dette bør en ekstra kontroll utføres av et annet foretak enn det som utførte prosjekteringen (uavhengig prosjekteringskontroll). Side 12 av 17

13 4.4 Utførte grunnundersøkelser Grunnundersøkelsene vises i sin helhet i ref. /12/. For området ved deponiet er det utført 5 stk. CPTu- sonderinger, 15 stk. totalsonderinger og 2 stk. prøvetakinger. I laboratorium er det utført 2 stk. rutineundersøkelser (fra 7 nivåer) og 1 stk. aktiv treaksialforsøk. Resultater fra laboratorieundersøkelsene er vist i vedlegg A. Kvaliteten på de aktive treaksialforsøken vurderes å kunne klassifiseres som godt forsøk, i henhold til ref. /2/, ref. /3/ og ref. /5/ (Figur 2.20). Kvaliteten på opptatte 54mm sylinderprøver vurderes å være i kvalitetsklasse 1-2 i samsvar med ref. /2/ og ref. /3/. Kvalitet på utførte trykksonderinger (CPTu) tilfredsstiller anvendelseklasse Topografi og terrengforhold Terrenget i området er relativt flatt med svak helning mot nord og med skråninger ned mot Sagelv. Stedvis er terrenget veldig kupert. Dette beror troligvis på gjengående erosjon samt gamle jordskred. Det er stedvis tegn på pågående erosjon i Sagelv. I området rundt Sagelv er terrenget dekket av skog. Resterende områder består av dyrket mark. 4.6 Grunnforhold Utførte grunnundersøkelser viser fyllmasser på leira på friksjonsjord på store dybder. Undersøkelsene viser at det øverste laget av leira er kvikk/sensitivt i noen punkter i sør. Mektigheten på dette laget varierer mellom ca m. Leirens skjærstyrke under fyllingen er vurdert i vedlegg B (Borpunkt 8600H230, 8600H231, 8600H320, 8700H233 og 8750H148). Skjærstyrken i fyllingen vises i tegninger i ref. /12/ og er vurdert som friksjonsjord. 4.7 Krav til sikkerhet Med hensyn på sikkerhetsnivå er det, i henhold til ref. /5/, bestemt at det i områder med kvikkleire skal oppnås en materialfaktor lik 1,6 for alle skjærflater som tar med seg vegbanen. For andre skjærflater som ikke påvirker vegen kan man legge krav i ref. /11/ om en materialfaktor lik 1,4 eller prosentvis forbedring. For å kunne definere sikkerhetskrav må tiltakskategori og faregradsklasse for området bestemmes. Sikkerhetskrav innebærer også kontrollkrav i forhold til prosjektklasse hvilket er definert i ref. /1/. Tiltakskategorien fastsettes etter ref./11/. Foreliggende reguleringssak tilhører Tiltakskategori K4 siden tiltaket omfatter viktige samfunnsfunksjoner. Tiltaket vil påvirke stabiliteten negativt. I Tabell 6 finnes evaluering av faregrad før og etter utbygging for alle kvikkleireområder. Faregraden etter utbygging benyttes som grunnlag for tilfredsstillende sikkerhet for stabilitetsanalysene i henhold til kapitel 4.5 punkt 9 i ref. /11/. Samlet poeng fra evalueringen var 17. Faregrad er derfor valgt til lav, dvs. lav sannsynlighet for at et skred inntreffer. Side 13 av 17

14 Tabell 5 - Evaluering av faregrad Faktorer Verktal Faregrad før Poeng før tiltak Faregrad etter Poeng etter tiltak tiltak Tidligere skredaktivitet Skråningshøyde, meter Tidligere/nåværende terrengnivå (OCR) Poretrykk: 3/ Overtrykk/Undertrykk (kpa) Kvikkleiremektighet Sensitivitet Erosjon Inngrep: Forverring/Forbedring 3/ Total summa før tiltak: 16 Total summa før tiltak: 17 I følge Tabell 6 må sikkerheten i forhold til områdestabiliteten fra stabilitetsanalysen tilsvare en materialfaktor γ M 1,4. Dersom dette kravet ikke er innfridd, må det utføres stabilitetsforberedende tiltak som gir en forbedring av sikkerhetsnivået. Tallverdier på denne forbedring fremkommer av Tabell 3 og tilsvarer da en maksimal økning av sikkerhetsfaktoren på 10 %, i tilfelle stabilitetsanalysen oppgår til en materialfaktor på minst γ M = 1,0. Tabell 6 stiller også krav til skjerpet kontroll, dvs. utvidet og uavhengig kontroll, på prosjektering og geotekniske rapporter. Tabell 6 - Sikkerhetsfaktor for områdestabilitet (ref. /11/) 4.8 Stabilitetsvurderinger Beregningsgrunnlag/forutsetninger Det er utført stabilitetsberegninger for dagens situasjon med både totalspenningsanalyse, ADP, (udrenert korttidstilstand) og effektivspenningsanalyse (drenert langtidstilstand). Beregningene er utført med karakteristiske parameterverdier for materiale ettersom alle materialer i Side 14 av 17

15 undersøkelsen skal benytte γ M = 1,4 og dermed kan en sikkerhetsfaktor på 1,4 likestilles med å beregne dimensjonerende parameterverdier og oppnå en sikkerhet på 1,0. Hvis man ser på langtidssituasjonen for skråningene slik de ligger i dag, vurderes effektivspenningsanalysen som representativ. Totalspenningsanalysen vurderes som representativ dersom grunnen består av leira. Totalspenningsanalysen gjør det mulig å ta hensyn til en situasjon med udrenert spenningsendring i grunnen. Stabilitetsanalysene er utført med Vianova Geosuite Stabilitet 2014 og beregnet i henhold til ref. /9/. Programmet baserer seg på en likevektsbetraktning av potensielle bruddflater, så vel sirkulære og plane/sammensatte. Ved beregning med sirkulære skjærflater er 100 stk. tangeringspunkter benyttet. For de områder der stabilitetsberegningene for dagens situasjon viser for lav sikkerhet er det utført beregninger for en situasjon med foreslått sikringstiltak i form av topografiske endringer (fylling for erosjonssikring) Materialparametere Tyngdetetthet (romvekt) for bruk i stabilitetsberegningene er for de stedlige massene bestemt ut fra laborasjonsundersøkelser (vedlegg A) og fra erfaringsverdier i ref. /5/. Benyttede verdier for beregningene er presentert i materialtabell på beregningssnittene i vedlegg D. Udrenert skjærstyrke i leira og sensitiv/ kvikk leira som benyttes i stabilitetsberegningene (ADP) er valgt på grunnlag av tolkede trykksonderinger (CPTu) med støtte i skjærstyrkemålinger og triaksialforsøk utført på uforstyrrede prøver i laboratorium. Tolking av CPTu i vedlegg B er utført i henhold til ref. /5/, ref. /13/ og ref. /14/. Anisotropiforhold er satt til S ud = 0,63S ua og S up = 0,35S ua i henhold til ref. /11/. Ved beregninger i Geosuite Stabilitet 2014 ble direkte skjærstyrke benyttet som grunnverdi. Aa, Ad, og Ap ble brukt for å angi anisotropiforhold. For ansatt ADP- forhold ger dette Aa=1,6, Ad=1,0 og Ap=0,5. Valg av effektivspenningsparametre er gjort på grunnlag av erfaringsverdier, se Tabell 4. Grunnlag for valg av verdier er borpunktene 8600H230, 8600H231, 8700H233, 8750H148 og 8800H100. I tillegg har erfarenhetsverdier fra figur 2.39 i ref. /5/ brukts. Tabell 7 Tyngdetetthet, attraksjon og friksjonsvinkel Lag g' [kn/m 3 ] a [kn/m 2 ] ϕ [⁰] Mg Fr Cl Fr Resultat Det er utført stabilitetsberegninger for 4 stk. profiler. Profilene dekker de mest utsatte delene av landområdet, med tanke på topografi og grunnforhold, og vurderes som representative for området. Profilene er navngitt: Profil A-A, B-B, C-C og D-D. Profilene og en plantegning er vist i vedlegg D. Det er de mest kritiske glideflatene for hver profil som er vist i vedlegg D. Beregningene er basert på en trafikklast for eksisterende og ny E6 på 10 kpa (karakteristisk last). Beregningene i vedlegg D er vist som «eksisterende forhold» og som «ny design» (forslag til ny design) for samtlige profiler. «Ny design» må utredes i detalj for fler profiler i neste fase. Side 15 av 17

16 4.9.1 Profil A-A Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilene, utenom to, for dagens situasjon. Totalspenningsanalysen for skråningen ned mot Sagelva er med dagens situasjon F c =1,11. E6 påvirker ikke sikkerhetsfaktoren negativt, men stabiliteten ned mot Sagelva er fortsatt for lav etter at E6 er anlagt. Stabiliteten ved totalspenningsanalyse må forbedres med 7,5 % som minimum i henhold til Tabell 3. Med en fylling på 20 kpa i Sagelva og en ny helning på 1:4 ned mot Sagelva (se Vedlegg D3) blir sikkerhetsfaktoren F c =1,4 (sammensatt flate) hvilket motsvarer en prosentvis forbedring på mer enn 20 %. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >1,4 før og F cφ >1,61 etter foreslått sikringstiltak Profil B-B Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilene, utenom en, for dagens situasjon. Totalspenningsanalysen for skråningen ned mot Sagelva er med dagens situasjon F c =1,2. E6 påvirker ikke sikkerhetsfaktoren negativt, men stabiliteten ned mot Sagelva er fortsatt for lav etter at E6 er anlagt. Stabiliteten ved totalspenningsanalyse må forbedres med 5,0 % som minimum i henhold til Tabell 3. Med en fylling på 20 kpa i Sagelv og en ny helning på 1:10 ned mot Sagelva (se Vedlegg D5) blir sikkerhetsfaktoren F c =1,59 (over F c =1,4) hvilket motsvarer en prosentvis forbedring på mer enn 30 %. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ =1,21 for skråningen ned mot Sagelva før og F cφ =1,61 etter foreslått sikringstiltak. De sammensatte flatene har høyre sikkerhetsfaktor enn minste sirkulære flatene, se vedlegg D Profil C-C Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilene, utenom en, for dagens situasjon. Totalspenningsanalysen for skråningen ned mot Sagelva er med dagens situasjon F c =1,38. E6 påvirker ikke sikkerhetsfaktoren negativt. Med en fylling på 20 kpa i Sagelva og en ny helning på 1:5 ned mot Sagelva (se Vedlegg D7) blir minste sikkerhetsfaktoren F c =1,63. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >1,53 før og F cφ >2,03 etter foreslått sikringstiltak. De sammensatte flatene har høyre sikkerhetsfaktor enn minste sirkulære flatene, se vedlegg D Profil D-D Det oppnås tilfredsstillende sikkerhet med totalspenningsbasis (ADP) i alle skråninger i profilene, utenom to, for dagens situasjon. Totalspenningsanalysen for skråningen ned mot Sagelva er med dagens situasjon F c =1,36. Totalspenningsanalysen for skråningen opp mot E6 er med dagens situasjon F c =1,32. Med en fylling på 20 kpa i Sagelva og en ny helning på 1:3 og 1:4 ned mot Sagelva med en motfylling mot E6 (se Vedlegg D9) blir minste sikkerhetsfaktor F c =1,42. På effektivspenningsbasis er minste sikkerhetsfaktor F cφ >1,0 før og F cφ >1,57 etter foreslått sikringstiltak Vurdering Ny E6 vil ikke påvirke kvikkleireområdet som ligger et relativt langt stykke sør for E6. Det vurderes at Sagelva må erosjonssikres, for å sikre områdesstabiliteten til nærliggende jordbruksareal. De sikkerhetsfaktorer som presenteres i denne PM er sannsynligvis noe lavere en de virkelige, ettersom trærne vil bidra til motstand for glideflatene. Det må anlegges motfylling i Sagelva for å oppnå akseptabel stabilitet. Motfyllingen skal bestå av en fylling på 1 m med tyngdetetthet på 20 kn/m 3 (tilsvarende en belasting av 20 kpa), som kan utformes slik at den også vil fungere som erosjonssikring i Sagelva. Topografiske Side 16 av 17

17 endringer vil også kreves for å oppnå nok sikkerhet inntil Sagelva. Helninger i ulike profiler synes i Vedlegg D. Den eksakte topografiske utformingen krever mer detaljerte beregninger og må evt. utføres i neste fase. 5 REFERANSER 1. Norsk Standard (2008): NS-EN NA:2008: Eurocode 7: Geoteknisk prosjektering. Del 1: Allmenne regler. 2. Norsk Standard (2008): NS-EN NA:2008: Eurocode 7: Geoteknisk prosjektering. Del 2: Regler basert på grunnundersøkelser og laboratorieprøver. 3. Statens vegvesen (1997): Laboratorieundersøkelser. Håndbok R Statens vegvesen (1997): Feltundersøkelser. Håndbok R Statens vegvesen (2010): Geoteknikk i vegbygging. Håndbok V Statens vegvesen (2011): Vegbygging. Håndbok N Statens vegvesen (1992): Geoteknisk opptegning. Håndbok V223S 8. Statens vegvesen (2008): Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger. Håndbok V Vianova GeoSuite AB (2010): Manualer for Novapoint GeoSuite beregningsprogrammer GS Stabilitet 10. NVE (2011): NVE Retningslinjer 2/2011 rev , Flaum- og skredfare i arealplaner, med Veileder: Vurdering av områdesstabilitet ved utbygging på kvikkleire og andre jordarter med sprødbruddegenskaper. 11. NVE (2014): NVE Retningslinjer 7/2014, Veileder, Sikkerhet mot kvikkleireskred 12. Reinertsen (2014): G-001 Geoteknisk Datarapport, E6 Ranheim-Værnes delstrekning Karlserud et al (2005): CPTU correlations for clays. ICSMGE 2005, Osaka, Japan 14. NVE (2012): Bruk av anisotropiforhold i stabilitetsberegninger i sprøbruddmaterialer 15. Reinertsen (2014): G-002 Geoteknisk Prosjekteringsrapport, E6 Ranheim-Værnes delstrekning 1 Side 17 av 17