Islands geologi og tunneler

Transkript

1 Islands geologi og tunneler Matthías Loftsson

2 Islands geologi og tunneler plate tectonic Island sitter midt på Atlanterhavsryggen Heimild :Jóhann Ísak Pétursson og Jón Gauti Jónsson, 2001 Hot spots ligger under Island Island er over havnivåen på grunn av hot spot 2

3 Islands geologi og tunneler plate tectonic ~1 cm /år million år ~1 cm/år million år Sprednigen omtrent 2 cm/år, ældre berg lengere borte fra ryggen Berg i Island er < 16 mår, men i Færøerne omtrent mår Det er omtrent 600 km mellom senter Island (hot spot) og Færøerna => 0,9-1 cm drift/år 3

4 Islands geologi og tunneler plate tectonic vulkansk aktivitet ~1 cm /år 16 m.år 14 m.år ~1 cm /år < 0, 7 milljon år Hot spot senter 0,7 til 3,1 milljon år > 3 millj år Lava < 10 tusind år Elste berg er omtrent 16 milljon år på vestfjorden og 14 m.år på østfjorden Mynd. Landmælingar 4

5 Islands geologi og tunneler sentral vulkaner, vulkansoner 21. Krafla Eyjafjallajökull - vulkanen der lammede Europa Reykjavik Vulkansk aktivitet i dette område fra 900 til 1250 tallet 11. Eyjafjallajökull Katla 1918, 201? Gjennemsnitt så er 10. Surtsey og Vestmannaeyjar , 1973 det vulkan utbrud i Island hvert 4-5. år 15. Hekla : 1948, 1970, 1980, 1990, 2000, 201? 17. Vatnajökull (Grímsvötn): 1934, 1938, 1983, 1996, 2004, Askja

6 Islands geologi og tunneler geothermy Jordvarme eller geotermisk gradient er høgere nær vulkan aktive zonen Mynd : Mats Wibe Lund Heimild: Kristján Sæmundsson og Haukur Jóhannesson Island er varmt land!?, kalt udvendig men varmt innvendig 6

7 Islands geologi og tunneler jordskjelfsoner Seismisk aktivetet er høgere nær vulkan aktive zonen Største blir hvor man har strikeslip beveglser, d.v.s. nå kontinental platene forskyves i motsatt horisontal retning, som på sør og nord Island (Heimild Páll Halldórsson, 2005) 7

8 Islands geologi og tunneler oppbygning av islandsk fjell Aske Gang Basalt lag (Ágúst Guðmundsson, 2008) (Ágúst Guðmundsson, 2008) 8

9 Islands geologi og tunneler oppbygning av islandsk fjell (Ágúst Guðmundsson, 2008) 5 6 (Ágúst Guðmundsson, 2006) Vulkansk bergarter, størknings bergarter : Basalt, tre typer (1) olivin basalt, (4) tholeiit basalt og (6) porphyritic basalt, (3) scoria, rhyolitt, andesitt Sediment bergarter : (2) Siltstein og (5) conglometrate og sandstein 9

10 Islands geologi og tunneler bergarter i Island Størknings (magmatiske) bergarter (90%): Basalt (80%) olivín basalt tholeiit basalt andesit (10%) ryolit Scoria er den porøse oppsprukkne del av størkningsbergarter Basalt Basalt Sediment bergarter (10%): Gammel aske : Gammel jord : Fluvio/glasial : Kan innholde svelling leire (smektit) Silt-sandstein, (røde interbed) Sandstein og conglomerat 10

11 Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Størknings bergarter, basalt : tholeiit basalt (Q = 4 15) olivín basalt (Q = 8-25) Tholeiit basalt er vanligvis mer oppsprukket en olivin basalt (ML, Fjótsdalur 2004) 11

12 Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Sedimentert berg (røtt interbed), gammel jord (Q <1) Horisontal lagdeling => nedfall fra hengen Tynt lag har liten fare (ML, fljótsdalur 2004) 12

13 Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Sedimentart berg, gammel aske (Q <<0,1) (ML Bolungavíkurgöng 2009) Tykke lag har stor fare og må sikres med sprøytebetongbuer (Bolungarvíkurgöng 2009) 13

14 Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Sedimentart berg, gammel aske kan innholde svelleleire 14

15 Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Sedimentart berg i hengen Mixed face Mynd : Ágúst Guðmundsson. Búðarháls tilløbstunnel Mynd : Ágúst Guðmundsson. Fáskrúðsfjörður tunnel

16 Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Ryolitt fjell Moberg fjell Mynd : Matthias Loftsson,Krahnukar dam adit tunnel Ryolitt fjell. Veldig små sprekket fjell, fin profil, men ryolitt er meget sensitift til frise/tine sykluser Mynd : Ágúst Guðmundsson. Budarhals adittunnel Moberg fjell kan variere meget fra veldig oppsprekket brekkia til solid tuff (hyaloclastite)

17 Islands geologi og tunneler omdanning (lav trykk metamorphose) Omdanning - sekundær mineralisasjon 0 Nedgravnings dybde 2000 m 16 0 Tid mår Nedgravning Omdanning og sekundær mineralisasjon Erosjon og spennings reduksjon (Heimild: Kristján Sæmundsson, 1999)

18 Islands geologi og tunneler omdanning (lav trykk metamorphose) 0 Burial depth Burial Alteration Secondary mineralisation Erosion Stress relief 2000 m 0 Tid 14 m år (Ágúst Guðmundsson, 2008) 1 m år 14 m år 18

19 Islands geologi og tunneler forventet innlekasje INNLEKASJE - PROGNOSE

20 Islands geologi og tunneler forventet innlekasje Bilder fra Héðinsfjarðar tunnelen Høg vanntrykk på stuff Vannførende dike og forkastning Mynd. Ágúst Guðmundsson Myndir. Vegagerðin, heimasíða

21 Islands geologi og tunneler forventet innlekasje Bilder tatt i Vestfjord tunnelen i 1993 Vannlekasje over 2,5 m 3 /s Ikke bara skade. Vannet er nyttet som forsyningsvann til byen Isafjordur og til el produksjon, 4,6 gigawatt timer per år i 700 kw vannkraftverk Matthias Loftsson1993

22 Islands geologi og tunneler vann temperatur av innlekasje vann VANN TEMPERATUR - Før tunnelutgravning begynnte PROGNOSE Etter omtrent 2 km på sør sida 170 C/km Sprekke krysser tunnelen med 50 C vann (gradient på 350 C/km) NB! Det er vigtigt at måle temperaturen på innlekasje vann under tunneldrivning. 22

23 Islands geologi og tunneler forventet bergspenning SPALLING - PROGNOSE Horizontal stress (σh): Blanda powerhouse ~5 MPa Fljótsdalsv. powerh. ~7 MPa Fáskrúðsfj. roadtunnel ~10 MPa Spalling if σθ = 3σv-σh >50MPa: Blanda : ~10 MPa Fljótsdalur : ~30 MPa Fáskrúðsfj. : ~60 MPa 23

24 Islands geologi og tunneler bergspenning Elevatio on (masl) Hydrofracturing måling in Fljótsdalur (2) σ v-present (1) )(2) σ h = 025 0,25xσ v past Max Horizontal stress Min Horizontal stress Present gravitational stress Past gravitational stress Calculated horizontal stress (1) σ v-past Valley bottom, elev 1000 m approx 25 masl 0 erosion Stress (MPa) Burial depth 0 (1) Økning i vertikal og horisontal spenning (1) Omdanning Secondary mineralisation (2) 1000 m 0 7 m år (2) Vertikal spenning relief og horisontal spenning preserved 24

25 Islands geologi og tunneler bergspenning/spalling 850 ma.s.l. spalling σv = 20 MPa (750 m) σh h = 10 MPa Spalling if σθ = 3σv-σh > 50 MPa (ath)?? 25

26 Islands geologi og tunneler bergspenning Islansk fjell Q= 2-15 E = 25 log Q (GPa) ~ GPa 26

27 Vegtunneler i Island Vegtunneler i Island i dag Nær fremtidens plan?? 27

28 Vegtunneler i Island Bolungarvíkurgöng g g Botnsdals og Breiðadalsg. Arnardalshamar Strákagöng Héðinsfjarðargöng Múlagöng Vaðlaheiðargöng Dýrafjarðargöng ? Norðfjarðargöng ? Oddskarðsgöng Fáskrúðsfjarðar göng Göng undir Almannaskarð Hvalfjarðargöng

29 Vegtunneler i Island Vegtunneler i Island er mest lavtrafikk tunneler AADT SDT VDT AADT Arnardalshamar Strákagöng Oddskarðsgöng Múlagöng Botnsdals og Breiðadalsg Hvalfjarðargöng Fáskrúðsfjarðargöng g Göng undir Almannaskarð Héðinsfjarðargöng < Bolungavíkurgöng (Um Óshl) < Vðlhið Vaðlaheiðargöng (2014) < Norðfjarðargöng (2016?) < Dýrafjarðargöng (2018?) < 500 Hvalfjarðargöng, göng II (2020?) > (8.000) Røtt er trafikkmengde på nær veger (tunneler) 29

30 Vegtunneler i Island 70,0 total le engde (km) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 1. Arnadalshamar (1948) 0,03 km 2. Strákagöng g( ( ) 0,8 km 3. Oddskarðagöng ( ) 0,65 km 4. Múlagöng ( ) 3,4 km 5. Botns og Breiðdalsh.g ( ) 9,1 km 6. Hvalfjarðargöng ( ) 5,8 km 7. Fáskrúðsfjarðargöng ( ) 2005) 5,9 km 8. Almannaskarðsgöng ( ) 1,3 km 9. Héðinsfjarðargöng ( ) 11,0 km 10. Bolungargöng ( ) 5,3 km TOTAL (2010) 43,4 km 11. Vaðlaheiðargöng ( ) 7,5 km 12. Norðfjarðargöng? 7,8 km 13. Dýrafjarðargöng? 5,4 km 14. Hvalfjarðargöng II??? 5,8 km ,0 0, år 30

31 Vegtunneler i Island mulige tunneler i Reykjavik Nogle mulige tunnelruter i Reykjavik området som har vært diskuteret Árni Hjartarson, 2005

32 TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN Arnardalshamar tunnel