Slope Run-out: Hvor stopper kvikkleira?

Transkript

1 Slope Run-out: Hvor stopper kvikkleira? Vikas Thakur Professor (geoteknikk), Institutt for bygg og Miljøteknikk, NTNU (Bidrag fra Anders Rosenquist, Suzanne Lacasse og Jihwan Kim)

2 Kvikkleireskred Løsneområde: Det området som glir ut når et skred inntreffer. Løsneområdets lendge (L) Utløpsområde Bynesetskredet 2012 Utløpsområde: Området der skredmassene avsettes nedenfor skredgropa. Utløpsdistanse: Distansen fra løsneområdets nedre grense til skredmassenes endepunkt.

3

4 Fv 120 Hobølskred, 08.mars2014

5 Kilde: Stein-Are Strand, NVE

6 Kilde: Stein-Are Strand, NVE

7 NVEs kvikkleireveileder Løsneområdets lengde Kommuneplannivå L = 20 x skråningshøyde Reguleringsplannivå L = 15 x skråningshøyde Utløpsdistanse/Utløpsområde Krever en vurdering Vurderingen må bygge på faglig skjønn. I regi av NIFS prosjektet ( ) var det utredet denne basert på enkle empiriske metoder

8 Faktorer som påvirker utløpsområde Skredtyper Topografi Jordegenskaper Skredvolum (løsneområdets lengde)

9 Mektighet av materialene involvert i et potensielt kvikkleireskred Retrogressivt skred: opptrer når mektighet av kvikkleire/sprøbruddmaterialer er mer enn 40% over kritisk glideflate NIFS (2016). Metode for vurdering av løsne og utløpsområder for områdeskred Re-port 14/2016. ISBN:

10 Topografi Mulig strømning av skredmasser er avhengig av topografien, i form terrenghelning og terrengformasjoner, i det potensielle utløpsområdet den viktigste faktoren. Terrengformasjoner kan i hovedsak deles inn i kanaliserte terreng (platåterreng, ofte ravinert landskap) og et åpent, hellende terreng. Kanalisert utløp av skredmassene gir lengre utløp enn utløp av skredmasser i et åpent, hellende terreng. I tillegg er mulige naturlige og menneskeskapte hindringer en faktor man må ta med i vurderingen av utbredelsen av løsneområdet. NIFS (2016). Metode for vurdering av løsne og utløpsområder for områdeskred Re-port 14/2016. ISBN:

11 Materialegenskaper Retrogressivt skred: Omrørt styrke < 1 kpa; eller flytegrense >1,2 eller kvikkhet mer enn 15% Omrørt leire med styrke c ur = 1.0 kpa Omrørt kvikkleire med styrke c ur = 0.1 kpa NIFS (2016). Metode for vurdering av løsne og utløpsområder for områdeskred Re-port 14/2016. ISBN:

12 Skredvolum Rotational Flake Flow L = løsneområdets lengde Lu = utløpsdistanse Travel distance (L+Lu) (m) Runout distance (Lu) (m) Lu/L = 0.5 Lu/L = 1.5 Lu/L = 3 Lu/L = 5 Lu/L = Landslide volume (V) (m 3 ) Retrogression distance (L) (m) NIFS (2016). Metode for vurdering av løsne og utløpsområder for områdeskred Re-port 14/2016. ISBN:

13 Anbefaling NIFS (2016). Metode for vurdering av løsne og utløpsområder for områdeskred Re-port 14/2016. ISBN:

14 Geofuture II Slope Run-out modul: verktøy for å vurdere utløpsområde (2D,3D) Fase 1: Empiriske metoder: NIFS anbefalinger Fase 2: Avansert modell

15 Arbeidsgruppe Anders Rosenquist v/trimble Hans Petter Jostad og Suzanne Lacasse v/ngi Even Øiseth v/rambøll David Schallin v/sgi Vikas Thakur v/ntnu (ansvarlig)

16 Fase 1: Empiriske metoder / NIFS anbefalinger 3D Novapoint Visualization 2D & 3D Connection to the BIM Visualization of roads, houses etc Existing ground surface New option in the GeoSuite menu, Slope Run-out.

17 Fase 1: Empiriske metoder / NIFS anbefalinger 2D

18 Fase 1: Empiriske metoder / NIFS anbefalinger

19 Fase 1: Empiriske metoder / NIFS anbefalinger Input Skredtyper Help to decide: Remolded shear strength, cu ( <= 1 kpa for flow slide) How much of the volume is sensitive clay ( > 40% for flow slide) Retrogressive / flow (default) Channelized terrain Open terrain Flakes or rotational Løsneområde, A (graphically) or release area length, L, and average width, W Skredvolum, V, or dybde til bruddplan D Run-out port/escape point Path of run-out Optionally with left and right border

20 Fase 2: Numerisk metode Steg 1: Hva slags reologi kvikkleirer har? Masteroppgaver ved NTNU Ragnhild Grue (2015) Matthew Adamson (2017)

21 Kvikkleireprøver fra Tiller, esp ved Byneset

22 Herschel-Bulkley rheologi Torque (mnm)

23 Herschel-Bulkley rheology ('BING CLAW ) Dr. Jihwan Kim - Postdoc at NGI - PhD in Applied Mathematics at UW in Seattle, US - Tsunami and landslide modelling Visco-plastic model with Herschel-Bulkley rheology Depth-averaged model with two horizontal dimensions Remoulding with accumulated shear stress at the bottom ττ yyy : Uomrørt styrke, ττ yyy : Omrørt styrke ΓΓ: a remoulding parameter (Omrøringsparameter)

24 BingClaw: Retrogressivt skred Åpent terreng Rissaskredet, 1978 Kattmarkaskredet, 2009 Kanalisert terreng Bynesetskredet, 2012 Sørumskredet, 2016

25 Rissaskredet, 1978

26

27 Feltmålinger vs numeriske resultater Empiriskmetoden gir utløpsdistanse lik 1350 m. Den maksimale bredden til skremassene B u var m, empiriskemetoden gir Bu lik 800 m Lacasse et el IWLSC 2017

28 Visco-plastic model parameters Influence of Γ-value on averaged yield stress (Kim et al 2017) Random variable Mean SD CoV PDF Initial yield stress ττ yy,0 (kpa) % LN Residual yield stress ττ yy, (kpa) % LN Gamma ΓΓ % LN Γ = 0.05 Γ = Γ = Γ = Lacasse et el IWLSC 2017

29 Utløpsdistanse Mean ± 1 SD Runout distance (m) Phase -1 Lu =1350 Residual yield stress (kpa) Lacasse et el IWLSC 2017

30 Kattmarkaskredet, 2009 Retrogressive slide with 5 phases Initiated at phase 1 area by rock blasting Main slide movement for 10 minutes Volume of 300, ,000 mm 3 in an area of 300 m x 100 m Remolded yield strength is kpa Nordal et al. 2009

31 Parametere ττ yy,00 = 30 kpa (uomrørt Su); ττ yy, = 0.8 kpa (omrørt Su); ΓΓ = (omrøringskoeffisient)

32 Bynesetskredet, 2012 Løsneområdets lengde = ca. 300 m Utløpsdistanse = 870 m

33 Parameters ττ yy,0 = 20 kpa ττ yy, = 0.5 kpa (> 0.12 kpa) Γ =

34

35 Sørumskredet, 2016 ττ yy,0 = 35 kpa ττ yy, = 0.5 kpa Γ =

36 Oppsummering NIFSs anbefalinger for å vurdere utløpsdistanse blir implementert i Slope run-out module i GeoSuit. Som forventet gir empiriskmetodene noe konservativresultater. Kvikkleira har Hersche-Belkley reologi. Numeriskmetoden «Bing Claw» som blir videreutviklet av NGI. Implementeringen av Hersche-Belkley reologi i GeoSuite Toolbox er planlagt i prosjektfasen

37 Takk for oppmerksomheten