Kvikkleirekartlegging ved bruk av 2D resistivitetsmålinger Eksempler fra Midt-Norge

Transkript

1 Kvikkleirekartlegging ved bruk av 2D resistivitetsmålinger Eksempler fra Midt-Norge Inger-Lise Solberg NGF Geilo-symposium september 2012

2 Innhold Bakgrunn Hva er leire og kvikkleire? Kvikkleiredannelse Kvikkleireskred Hvordan finne kvikkleira? Resistivitetsmetoden Eksempler fra prosjekter Rissa Byneset (Trondheim) Sikre mot skred? Sluttord

3 Bakgrunn Hva er leire?

4 Bakgrunn Hva er leire? Jordarten LEIRE består av over 30% leirkorn

5 Bakgrunn Avsetning av leire i vann I ferskvann Leirkornene legger seg flatt oppå hverandre I saltvann Saltet i sjøvannet gjør at leirkornene får små elektriske ladninger og danner en åpen struktur = marin leire

6 Bakgrunn Marin leire Avsetning av leire på sjøbunnen Landheving marin leire på land Grunnvann siver gjennom leira

7 Bakgrunn Marin leire blir til kvikkleire Leire med saltholdig porevann Åpen, men stabil kornstruktur. Saltet i porevannet binder partiklene sammen. Kvikkleire før ras Åpen og stabil kornstruktur. Saltet er vasket ut, og bindingskreftene svekket. Kvikkleire under ras Kollaps av kornstruktur. Overskudd av vann. Tyntflytende leirsuppe. Omrørt leire etter ras Tettere og mer stabil kornstruktur.

8 Bakgrunn Marin leire blir til kvikkleire Leire med saltholdig porevann Åpen, men stabil kornstruktur. Saltet i porevannet binder partiklene sammen. Kvikkleire før ras Åpen og stabil kornstruktur. Saltet er vasket ut, og bindingskreftene svekket. Kvikkleire under ras Kollaps av kornstruktur. Overskudd av vann. Tyntflytende leirsuppe. Omrørt leire etter ras Tettere og mer stabil kornstruktur.

9 Bakgrunn Kvikkleiredannelse Hvor kan vi finne marin leire i Norge? Der det var hav etter siste istid Kvartærgeologisk kart Blå farger: hav- og fjordavsetninger (ofte leire)

10 Bakgrunn Kvikkleiredannelse Hvor kan vi finne marin leire i Norge? Der det var hav etter siste istid og hvor er den kvikk?

11 Bakgrunn Hva kan utløse skred? Naturlig og menneskelig påvirkning Noen eksempler: Elveerosjon Grunne utglidninger Brattere skråninger Økt porevannstrykk Flere av disse henger sammen Foto: L Hansen

12 Bakgrunn Hvordan finne kvikkleira? Kartlegge hvor vi har marine avsetninger Bruke geotekniske metoder Sonderboringer Laboratorietester av prøver Foto: MGG Bæverfjord

13 Bakgrunn Hvordan finne kvikkleira? Kartlegge hvor vi har marine avsetninger Bruke geotekniske metoder Sonderboringer Laboratorietester av prøver Bruke geofysiske målinger Foto: I.L. Solberg Solberg 2007

14 Metode Resistivitetsmetoden (2D) Elektriske motstandsmålinger Elektroder i bakken, koblet til kabel Et fast oppsett av strøm- og spenningselektroder utgjør en konfigurasjon Elektrodeavstanden bestemmer dybderekkevidde og oppløsning Strøm settes til og spenningen måles Motstand beregnes (Ohms lov: R=U/I) Resistivitet (ohmm) fås ved å multiplisere motstanden med en geometrisk faktor

15 Metode Resistivitetsmetoden (2D) Ved å la en elektrodekonfigurasjon vandre langs kabelutlegget kartlegges resistiviteten lateralt Når elektrodeavstanden økes, trenger strømmen dypere ned i bakken. Da kan resistiviteten kartlegges mot dypet Prinsipp for CVES (Dahlin 1993)

16 Metode Resistivitetsmetoden (2D) Ved å la en elektrodekonfigurasjon vandre langs kabelutlegget kartlegges resistiviteten lateralt Når elektrodeavstanden økes, trenger strømmen dypere ned i bakken. Da kan resistiviteten kartlegges mot dypet Elektrodeavstander: 2 m, 5 m, 10 m Prinsipp for CVES (Dahlin 1993)

17 Metode Klassifisering av materiale ut fra resistivitetsverdier Basert på tidligere studier og erfaringsverdier i Norge, Sverige og Canada Sammenligning av resistivitetsverdier og geotekniske bordata Gradvise overganger mellom klassene Lokale variasjoner vil kunne påvirke klassifiseringsgrensene (porevannskjemi, metningsgrad, kornstørrelse og mineralsammensetning)

18 Metode Klassifisering av materiale ut fra resistivitetsverdier Klassifisering som utgangspunkt for tolkning av resistivitetsprofiler i kvikkleireområder: Saltholdig leire har minst motstand: 1-10 m Utvasket leire / mulig kvikk leire: m Tørrskorpeleire, grovere materialer: over 100 m (Fjell har som regel motstandsverdier på flere tusen m)

19 Eksempler fra prosjekter Rissa Byneset (Trondheim)

20 RISSA

21 Rissa Sedimenter: tykke havog fjordavsetninger Kjente kvikkleireproblemer Rissaraset 1978 Geotekniske data: Fv 717 Sund-Bradden

22 Rissa 1978 Området i dag Areal: m 2 Volum: 5-6 mill m 3 Utløst av fylling i innsjøkanten 1 person omkom 15 gårdsbruk, 2 bolighus, 1 hytte, 1 grendahus

23 Rissa

24 Rissa

25 Målinger/data i Rissa : 20 2D-resistivitetsprofiler 17 av profilene danner et tett nettverk i et område med store stabilitetsproblemer Tidligere: ulike typer geotekniske undersøkelser sammenlignet med resistivitetsverdiene for best mulig tolkning

26 Rissa Profilene er satt sammen for 3D-visning Tolkning av alle data viser kompleks geologi med undulerende fjelloverflate stedvis sand og grus i overflata endel relativt store soner med både utvasket leire og saltholdig leire. Noe av leira er kvikk

27 Skredmasser fra Rissaraset Sonardata fra Botn - Pockmarks (grunnvannsutslag på sjøbunnen) - Spor etter skred

28 BYNESET

29 Byneset Sedimenter: tykke hav- og fjordavsetninger Gammel havbunn gjennomskåret av bekkeraviner Spor etter gamle skred

30 Foto: Ned Alley / Scanpix Byneset 1. januar 2012

31 Kvikkleireskred ved Esp, Byneset 1. januar 2012 Dyrket mark B: 100 m, L: 400 m, 10 m høy skredkant Volum ca m 3 Smal skredport Trolig utløst av bekkeerosjon Skredmassene fulgte bekkeravina oppdemming Foto:

32 Tiltak etter skredhendelsen NVE, Politi, Sivilforsvaret og Trondheim kommune opprettet et samarbeid ved skredområdet. Skredområdet ble avsperret og overvåket. NVE besluttet å starte grunnboringer (utført av Trondheim kommune) og sette i gang sikringstiltak så raskt som mulig. NGU var på befaring til skredområdet. Det ble avtalt at NGU skulle bidra til å kartlegge grunnforholdene. Alle foto: IL Solberg

33 Alle

34 Resistivitetsmålinger i 2 profiler Hensikten med å måle resistivitet på Byneset: Bidra til vurderingen av grunnforholdene etter kvikkleireskredet

35 Oppstikkende fjell, mulig grove masser, soner med potensiell kvikkleire, og store lommer med saltholdig, stabil leire Viktig informasjon for å antyde videre utvikling av området Boredata + resistivitetsdata ga grunnlag for å beregne stabilitet. Deretter kunne vurderingene om tilbakeflytting gjøres.

36 Hvordan sikre mot skred i kvikkleireområder?

37 Hvordan sikre mot skred i kvikkleireområder? Grunnleggende: Kartlegge hvilken jordtype man har Forstå hvordan landskapet formes naturlig Undersøke godt før man bygger hus og veger (stabilitet)

38 Hvordan sikre mot skred i kvikkleireområder? Grunnleggende: Kartlegge hvilken jordtype man har Forstå hvordan landskapet formes naturlig Undersøke godt før man bygger hus og veger (stabiliet) Spesifikt: Hindre elveerosjon Unngå å fylle på toppen av en skråning Unngå å grave i bunnen av en skråning Sette ned peler/spunt Lage kalk-sementpeler

39 Sluttord Resistivitetsmetoden er nyttig både geologisk og geoteknisk, for å kartlegge mulige kvikkleireforekomster og deres geometri : Gir et kontinuerlig bilde av grunnforholdene Informasjon om lagdeling i jorda og mulige barrierer mot skred Gunstige borelokaliteter Relativt kostnadseffektiv og rask gjennomførbar Ikke-destruktiv metode Dreneringsmønster

40 Lokalbefolkningen blir ofte preget av en skredhendelse

41 På en låve i Rissa Foto: I.L. Solberg, desember 2009 Takk for meg