Utvendig trykk på stålforede trykksjakter

Transkript

1 Utvendig trykk på stålforede trykksjakter PTK Bernt Strand

2 Bakgrunn Kollaps av trykksjakt ved Suldal 1 Kraftverk i 2009 For høyt grunnvannstrykk Kontroll av 29 trykksjakter så langt 1. Problemstilling 2. Metodikk for å vurdere risiko for kollaps 3. Risikoreduserende tiltak 2

3 Problemstilling ved nedtapping Råsprengt tunnel Stålforet trykksjakt o Grunnvannstrykk (poretrykk) virker utvendig på stålforingen o Innvendig trykk forsvinner ved nedtapping o Hva er utvendig trykkapasitet ved tom trykksjakt? o Hvor stort er grunnvannstrykket (poretrykket) i bergmassen? Grunnvannstrykk - Poretrykk Terrengoverflate Kraftstasjon 3

4 Trykk kapasiteter og dim. kriterier - NVE's retningslinje Stålforing Betong Fjell Sikkerhetsfaktor utvendig trykk o Sikkerhetsfaktor mot innknekking bør være større enn 1.25 o Trykkapasitet beregnes etter Amstutz 3. teori fra 1969 Dimensjoneringskriterier utvendig trykk o Vanligvis utvendig trykk lik vertikal fjelloverdekning - ʺOverdekningskriterietʺ 4

5 Mulige skademekanismer - utvendig trykk Kollaps Tilstrekkelig mengde vann under stort nok trykk Gradvis "jekking" Innbuling Mindre mengder vann under stort nok trykk Skadeomfang kan øke ved gjentatte nedtappinger 5

6 Beregningsresultat utvendig trykkapasitet, stålforet sjakt ø3600 o Trykksjakten tilfredsstiller ikke "overdekningskriteriet" o Grunnvannstrykk (poretrykk) bør undersøkes nærmere før nedtapping Magasinvannstand Sf. 1.0 Sf Terrengoverflate Max trykk iht. NVE,s retningslinje Trykksjakt 6

7 Ing. geologisk vurdering av poretrykk i bergmassen o Forhold som fører til økt poretrykk Stor tilførsel /infiltrasjon fra regn eller snøsmelting Mating fra høyereliggende magasin Tette bergartslag kan gi artesisk trykk (grunnvannstrykk høyere enn vertikal overdekning) o Forhold som fører til redusert poretrykk Drenering av terreng i dalsider - påvirkes av bergmassens permeabilitet Drenering mot åpne bergrom - tverrslag- tunneler etc. o Gjennomgang av erfaring / dokumentasjon fra driving av tunnel o Generell vurdering av terrengformasjon med hensyn på infiltrasjon / drenasje av vann 7

8 Ing. geologisk vurdering av poretrykk i bergmassen Ved vurdering av foregående momenter estimeres: o Høyest tenkelige grunnvannstand (Worst case) o Sannsynlig grunnvannstand o Lavest tenkelige grunnvannstand (Best case) 8

9 Evaluering av poretrykk i bergmassen Risikoen er redusert, men fortsatt noe høy - Sikkerhetsfaktor i forhold til sannsynlig grunnvannstand er 1.0 "Worst Case" Sf. 1.0 Sf Sannsynlig "Best case" 9

10 Poretrykksmåling - valgt metode o Enkel seksjonert poretrykksmåling Måler trykket i en seksjonert del av borehull Kan bores fra tilgjengelige fjellrom Kan etableres under drift Enkelt vedlikehold/ kalibrering av trykkgiver Enkel kontinuerlig logging av poretrykk Data logger Målerør Pakker Trykkgiver Gysemasse Borehull m Måleseksjon 1-5m 10

11 Måleverdier poretrykk o Målte verdier ligger nær "Best Case" o Risikoen ved nedtapping er akseptabel. "Worst Case" Sf. 1.0 Sf Sannsynlig "Best case" Målt poretrykk Måleposisjon 11

12 Beregningsresultater - 29 sjakter så langt.. o 6 sjakter tilfredsstiller overdekningskriteriet, Sf 1.25 o 17 av trykksjaktene har Sf < 1.0 i forhold til overdekningskriteriet 8 av disse sjaktene er korte og dyptliggende - overdekningskriteriet lite relevant o Ing. geologisk vurdering ved 9 sjakter - redusert risiko ved 8 sjakter 1 sjakt har artesisk trykk o Det er utført poretrykksmåling ved 3 sjakter - akseptabel risiko 12

13 Risikoreduserende tiltak o Langsom nedtapping - ventedøgn o Nedtapping på tørre årstider o Kontinuerlig poretrykksmåling o Utsette nedtapping til usikre forhold er undersøkt o Innvendig inspeksjon med ringlaser eller mer avansert utstyr Ved delvis vannfylt sjakt før tapping Tom sjakt før personell sendes inn 13

14 Inspeksjon med ringlaser - Suldal 1 - tomt rør Begynnende innbuling av stålforing Innbuling av stålforing 14

15 Oppsummering o NVE's retningslinje Utvendig trykkapasitet Sf > 1.25 Dimensjonerings kriterier o Kontroll av trykksjakter i 3 trinn 1. Maskinteknisk beregningskontroll, overdekningskriteriet OK? 2. Ingeniørgeologisk vurdering av poretrykk OK? 3. Poretrykksmåling OK? o Status på kontrollerte trykksjakter Mange trykksjakter tilfredsstiller ikke "overdekningskriteriet" Poretrykk må måles for å oppnå en reell sikkerhetsfaktor o Risikoreduserende tiltak ved nedtapping 15

16 Tegnet av Thor Bjørlin Takk for oppmerksomheten 16