Islands geologi og tunneler Matthías Loftsson
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
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 55-60 mår Det er omtrent 600 km mellom senter Island (hot spot) og Færøerna => 0,9-1 cm drift/år 3
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
Islands geologi og tunneler sentral vulkaner, vulkansoner 21. Krafla 1975-1984 Eyjafjallajökull - vulkanen der lammede Europa Reykjavik Vulkansk aktivitet i dette område fra 900 til 1250 tallet 11. Eyjafjallajökull 2010 12. Katla 1918, 201? Gjennemsnitt så er 10. Surtsey og Vestmannaeyjar 1963 1967, 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, 2011 19. Askja 1961 5
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
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
Islands geologi og tunneler oppbygning av islandsk fjell Aske Gang Basalt lag (Ágúst Guðmundsson, 2008) (Ágúst Guðmundsson, 2008) 8
Islands geologi og tunneler oppbygning av islandsk fjell 1 2 3 4 (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
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
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
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
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
Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Sedimentart berg, gammel aske kan innholde svelleleire 14
Islands geologi og tunneler tunneldrivning i forskjellige bergarter Sedimentart berg i hengen Mixed face Mynd : Ágúst Guðmundsson. Búðarháls tilløbstunnel Mynd : Ágúst Guðmundsson. Fáskrúðsfjörður tunnel
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)
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)
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
Islands geologi og tunneler forventet innlekasje INNLEKASJE - PROGNOSE 6 7 4 5 3 1 2 3 1 6 2 7 5 4 2 19
Islands geologi og tunneler forventet innlekasje Bilder fra Héðinsfjarðar tunnelen Høg vanntrykk på stuff Vannførende dike og forkastning Mynd. Ágúst Guðmundsson Myndir. Vegagerðin, heimasíða
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
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
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
Islands geologi og tunneler bergspenning Elevatio on (masl) 600 500 400 300 200 100 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 0 5 10 15 20 25 30 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
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
Islands geologi og tunneler bergspenning Islansk fjell Q= 2-15 E = 25 log Q (GPa) ~ 10-30 GPa 26
Vegtunneler i Island Vegtunneler i Island i dag Nær fremtidens plan?? 27
Vegtunneler i Island Bolungarvíkurgöng g g Botnsdals og Breiðadalsg. Arnardalshamar Strákagöng Héðinsfjarðargöng Múlagöng Vaðlaheiðargöng 2011 2014 Dýrafjarðargöng 2016 2018? Norðfjarðargöng 2013 2016? Oddskarðsgöng Fáskrúðsfjarðar göng Göng undir Almannaskarð Hvalfjarðargöng
Vegtunneler i Island Vegtunneler i Island er mest lavtrafikk tunneler AADT SDT VDT AADT 2010 2030 Arnardalshamar 1.020 1.330 820 Strákagöng 220 380 120 Oddskarðsgöng 440 520 390 Múlagöng 450 610 320 Botnsdals og Breiðadalsg. 610 830 450 Hvalfjarðargöng 5.380 6910 4.220 Fáskrúðsfjarðargöng g 560 720 460 Göng undir Almannaskarð 310 510 170 Héðinsfjarðargöng < 1.000 Bolungavíkurgöng (Um Óshl) 780 950 630 < 1.500 Vðlhið Vaðlaheiðargöng (2014) 1.260 2.100 700 < 3.000 Norðfjarðargöng (2016?) 440 520 390 < 1.000 Dýrafjarðargöng (2018?) 200 290 120 < 500 Hvalfjarðargöng, göng II (2020?) > 4.000 (8.000) Røtt er trafikkmengde på nær veger (tunneler) 29
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( (1965 1967) 0,8 km 3. Oddskarðagöng (1972 1977) 0,65 km 4. Múlagöng (1988 1990) 3,4 km 5. Botns og Breiðdalsh.g (1991 1996) 9,1 km 6. Hvalfjarðargöng (1996 1998) 5,8 km 7. Fáskrúðsfjarðargöng (2003 2005) 2005) 5,9 km 8. Almannaskarðsgöng (2004 2005) 1,3 km 9. Héðinsfjarðargöng (2006 2010) 11,0 km 10. Bolungargöng (2008 2010) 5,3 km TOTAL (2010) 43,4 km 11. Vaðlaheiðargöng (2011 2014) 7,5 km 12. Norðfjarðargöng? 7,8 km 13. Dýrafjarðargöng? 5,4 km 14. Hvalfjarðargöng II??? 5,8 km 5 6 7 10 8 9 11 10,0 0,0 4 1 2 3 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 år 30
Vegtunneler i Island mulige tunneler i Reykjavik Nogle mulige tunnelruter i Reykjavik området som har vært diskuteret Árni Hjartarson, 2005
TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN Arnardalshamar tunnel