NGU, 15. febr. 2011 Grunnvannsovervåkning i Frodeåsen Karakteristiske grunnvannsfenomener i berggrunn og løsmasser i forbindelse med tunneldriving, basert på 12 år med digitale tidsserier av grunnvannsnivå Marianne Simonsen Bjørkenes, Norconsult Kevin Tuttle, Norconsult Jon Kjetil Uppstad, Norconsult Jernbaneverket Statens Vegvesen
Oversikt Frodeåsen - om området og bakgrunn Grunnvann - naturlige variasjoner og egenskaper Effekter av anleggsarbeid Konklusjoner
N Frodeåsen Tønsberg
N Geologi Rombeporfyr Sprekkesoner Leiravsetning
Hydrogeologi V Ø Grunnvann i sprekker i berg Strømning mot havet Svært langsom strømning i leirmasser Kilder Nydanning fra nedbør Grunnvannsmodellering (2D og 3D) V Ø
Hvorfor er overvåkningen viktig? Sårbarhet og konsekvenser Kjelleolla Dammene Setningsfare Tettekrav Total innlekkasje Systematisk forinjeksjon Strenge tettekrav Overvåkning
N Ringveg Nord veitunnel øst-vest 2004-2007 Tettekrav <4-10 l/min/100 m Figur fra Kirkeby, SVV
Jernbanetunnel nord sør 2009-2010 Lengdeprofil jernbanetunnel 1575 m fjelltunnel N Tettekrav 4-12 l/min/100 m
Grunnvannsovervåkning 3 N 402 7 Grunnvannsovervåkning 1999-2010 4 3104 3103 2 3102 6 401 1 5 3105 3106 Fjellbrønner Poretrykksmålere Dam Kjelleolla Automatisk overvåkning ITAS Tett oppfølging 2010
Grunnvann - naturlige variasjoner Vannstand (m.o.h.) 50 40 30 20 10 Umettet sone: 80 < 10 m -70 rask respons på nedbør, lite 60 utslag unntaksbrønn 50 Nedbør mm/døgn > 20 m + 40 løsmasser - ytterligere forsinkelse, 30 dempet effekt > 20 m -20 forsinket respons, stort utslag 10 0 feb.1999 - okt. 2003 0 nedbør
Grunnvann - naturlige variasjoner (2) Grunnvannstanden har store naturlige variasjoner Med nedbør Årstidsvariasjoner Lokale variasjoner Tykkelse av umettet sone og løsmassedekke -1 Brønn 4 jun. - okt. 2010-2 -3-4 -5 juni-okt. 2010
Brønn 1 Brønn 1 1999-2010 -30-40 Brønn 1: Fine tidsserier siden 1999 Ca. 30 m fra tunnelen Tettet ved injeksjon Brønn 1 mai 2009 - nov.2010-30 -40
Brønn 6-20 Brønn 6 mai 2009 - nov.2010-30 Brønn 6: Unntaksbrønn Ca. 100 m fra brønn 1 Skulle erstatte brønn 1 Ved generell lav grunnvannstand senkes vannstanden raskt for så å bygge seg opp igjen
Grunnvann - trykk-kammer i fjell Poretrykk ved ulik dybde under terreng (punkt 3009) 0-5 Sensor: -5 m Sensor: -10 m -10 Sensor: -15 m -15-5 -10 mai 2009 okt 2010 Fjellbrønn 3105-15 -20
Grunnvann - trykk-kammer i fjell (2) Nær sammenheng mellom grunnvannsnivå i fjell og poretrykk i leirmassene Overgangen mellom berggrunn og leiravsetning: Oppstuvning av vannet Overtrykk Kilder Redusert grunnvannsnivå i fjell Reduksjon i poretrykk Setninger i leiravsetningen Også dersom grunnvann i fjell ligger høyere enn leiravsetningen Viktig med registrering av poretrykk i flere nivåer
Effekter av anleggsarbeidet
Lekkasje gjennom kalk/sement pele N N x x Des.2002: Kalk/sement pele ved Kjellekrysset grunnvannlekkasje Kjelleolla tørr! Generelt lav naturlig grunnvannstand Grunnvannsmodellen benyttet for å simulere lekkasjen Lekkasjen tettet + økt nedbør vann i Kjelleolla igjen Nær sammenheng mellom grunnvann i fjell og leire. Sårbart system.
Poretrykk 2009-2010 0 Graving/spunting Peling 0 Graving/spunting Nedbør -5-5 0 Nedbør Rørpressing 0 Vannlekkasje Nedbør -5 Hovedsakelig naturlig reduksjon -5-5 Nedbør Rørpressing 0 Nedbør -10-5 Effekter av anleggsarbeid på poretrykk - 2010: Poretrykk i dagsonen påvirket pga arbeid i nærheten Har ikke registrert redusert poretrykk som følge av redusert grunnvannstand i fjell
Grunnvannstand i fjell 2009-2010 -25 Brønn 3-35 -5-10 Brønn 3105-20 mai 2009 - nov. 2010 Jernbanetunnel: De fleste brønner - ingen effekt registrert. Brønn 3 - redusert grunnvannstand. Registrerer ingen konsekvenser. Videre overvåkning. Veitunnel: Sammenligning av lekkasjemålinger og endringer i grunnvannstand. Vanskelig å finne sammenheng. Behov for mer detaljert måleprogram i tunnelen.
Konklusjoner (1) Nær sammenheng mellom grunnvannsnivå i fjell og poretrykk Redusert grunnvannstand i fjell vil sannsynligvis føre til redusert poretrykk og setninger Viktig med flere brønner, og poretrykksmålere i flere nivåer Frodeåsen - stort fokus, strenge tettekrav, har blitt svært tett (siste måling 1 l/min/100 m). Tettingen har vært vellykket, men har kanskje blitt for tett. Registrerer ønske om lavere tettekrav enkelte steder pga. store kostnader ved injeksjon - uten kvantitativt grunnlag for å verifisere om dette er akseptabelt.
Konklusjoner (2) Behov for å utarbeide optimalisert måleprogram - også i tunnelen Lekkasjemålinger på stuff Måling av innlekkasje i tunnelen over korte strekk Grunnvann og poretrykk Behov for å se nærmere på sammenheng mellom lekkasje og grunnvannssenkning Behov for tettere samarbeid og oppfølging også under drivingen og i etterkant Trolig mulig å spare store beløp i injeksjonskostnader basert på bedre overvåkning
Det er fremdeles vann i Kjelleolla!