Utbredelse av skred i sensitive leirer Vikas Thakur Statens vegvesen, Vegdirektoratet Bynesetskredet 2012
Rissaskredet, 1978
Kattmarkaraset, 2009
Lyngenskredet, 2010
Bynesetskredet, 2012 www.adressa.no
Bynesetskredet, 2012 Photo: Einar Lyche v/nve
Utbredelse av skred i sensitive leirer Kriteria 1 -Initialt brudd Kriteria 2 -Skredkantens stabilitet Stabilitet Kriteria 3 -Skredmassene må være fullstendig omrørt Kriteria 4 -Skredmassene må kunne strømme ut av skredområdet hvis de blir omrørt.
Kriteria -1 : Initialskred Janbu (1979)
Naturlige skåninger Bjerrum (1955) The investigation of the danger of an initial slide at the toe of the slope is a typical long-term stability problem. An analysis of the stability may be carried out in terms of effective stresses inserting pore-water pressures as measured in the field. If quick clay is encountered, an analysis in terms of total stresses may be preferred. Independent of the analysing method, it is necessary to include the consequences of possible future river erosion. If the safety factors resulting from this analysis show that the danger of initial slides can be neglected, the whole slope will be stable, independent of the presence of quick clay. It is hereby presumed that the analysis of the danger of initial slides includes an investigation of the overall stability of the slope.
Hva betyr dette for oss? Geoteknisk prosjektering - Identifisere «svake/kritiske soner» hvor et initialskred kan komme pga erosjon/utbygging eller andre menneskelige aktiviteter. Grundige undersøkelser ved «de svake sonene». Ikke minst, ta gode prøver. Prøve å vurdere stabiliteten basert på de «lokale» inputparametere i de svake sonene. «unngå å hente data/inputparametere ut fra flere hundre meter avstand. Denne praksisen medfører en usikkerhet»
Kriteria 2 : Skredkantens stabilitet Janbu (1954) stability number, N c = γh/c u > 6 for å ha retrograssjon Dette kriteriet trenger krever god kunnskap. Bjerrum 1955
styrke profil i sensitiv leire Bjerrum 1955 Nødvendig styrke profil i sensitive leirer for å unngå bakovergripendeskred H D Sensitiv leire styrke profil i tørrskorpe Ullensakerskredet, 1953, (terreng helning ~ 4 %) Tørrskorpe = 5 m CD = 40 kpa ; CD/YH = 0.44 c/p = 0.16. Y kvikkleire = 19 kn/m 3 c/p = 0,15. Vingebor ga c/p mellom 0.09 og 0.12 som er mindre enn nødvendig c/p å unngå retrograssivbrudd!
Hva litteraturen sier. Kriteria 1 og 2 tilsvarer en «terskel» kriteria under hvilken utbredelsen av skred er umulig Ingenting i disse kriteriene forutsetter at skred størrelsen bør korreleres til omfanget av γh/c u For å vite mer om utløpsdistanse og skreds størrelsen må man fokusere på kriteria 3 og 4!
Kriteria 3: Skredmassene må være fullstendig omrørt Omrøring av Kvikkleire er lett, men omrøring krever energi. Hvor kan energien komme fra? y = densitet (kn/m3) V = Volume (m 3 ) Hf = skredhøyde (m) Wp = potensielle energi (knm/m 3 ) Wp = γ. V. 2Hf 3 2Hf/3 tyngdepunktet H f
Kriteria 3: Skredmassene må være fullstendig omrørt Wp = γ. V. 2Hf 3 Potensielle energi/volum H f = 4c u γ H f = 0.6p γ Norske Sensitive leirer c u p ~0.15 P = (1 + 2Ko )σ v 3 W p = 0. 4p Omrøringsenergi + Kinetiskenergi + Friksjon/viskøs For en gitt potensiell energi, sensitive leirer som krever høyere omøringsenergi resulterer i mindre skredbevegelse (på grunn av lav kinetisk energi tilgjengelige) enn sensitive leirer som trenger lavere omrøringsenergi. Tilstrekkelig Wp - Omrøringsgrad må være > 70%
Omrøringsenergi Rissa leire (Kornbrekke, 2012) cu Cur = 1.2 kpa c ur omrøringsenergi= c ur γ r + 1 2 S t c ur 2 1 G + 1 S γ γ r
Skred i sensitive leirer (Norge) Nr. År Skred L R L U c ur S t I L I P [m] [m] [kpa] [-] [-] [%] 1 2012 Byneset 400 870 0.12 120 3.8 4.8 NPRA (2012) 2 2010 Lyngen 230 420 0.35 50 1.5 12 NPRA (1994) 3 2009 Kattmarka 300 350 0.24 63 2.9 8 Nordal et al. (2009) 4 2002 Leistad 250 25 0.15 110 1.5 6 NPRA (2002) Kilde 5 1980 Fredrikstad 45 22 0.5 30 1 20 Karlsrud (1983) 6 1978 Rissa 1200 800 0.24 100 2.2 6 Gregersen (1981) 7 1974 Baastad 230 700 0.53 35 1.8 8 Gregersen & Løken (1979) 8 1967 Hekseberg 700 300 0.25 100 2.4 4 Drury (1968) 9 1965 Selnes 140 300 0.35 100 2.3 7 Kenney (1967) 10 1963 Skjelstadmarka 600 2200 0.83 48 1.6 10 Aas (1979) 11 1959 Furre 215 117 0.2 85 1.3 6 Hutchinson (1961) 12 1959 Drammen 45 -- 2.5 4 1.1 11 Bjerrum & Kjarnsli (1957) 13 1955 Bekkelaget 145 20 0.2 130 2.4 9 Eide & Bjerrum (1954) 14 1953 Borgen 165 --- 0.7 100 1.2 20 Trak & Lacasse (1996) 15 1953 Ullensaker 250 --- 0.35 42 1.9 6.7 Bjerrum (1957) 16 1953 Verdalen 2000 5000 0.2 300 2.2 5 Trak & Lacasse (1996) 17 1893 Balsfjord 400? 1 30 Rygg og Oset (1996)
Kriteria 4 Skredmassene må kunne strømme ut av skredområdet hvis de blir omrørt. Skredbevegelser i kvikkleire (c ur <0.5 kpa) er oftest store pga kvikkleire kan bli flytende når den omrøres. Det er mye lettere for «en slik suppe» å bevege seg tilstrekkelig utover og dermed gi muligheter for utvikling av skred videre bakover. Ellers vil skredet være begrenset til kun et initialbrudd, og skredbevegelsen stopper opp av seg selv.
Kvikkhetsforsøk
cur = 1.0 kpa Flow slide is NOT possible cur = 0.1 kpa Flow slide is possible www.skrednett.no Det er vanskelig å tolke fluiditeten i sensitive leirer utelukkende på grunnlag av små numeriske verdier av c ur, fordi tilsynelatende små endringer kan innebære betydelige forskjeller i jordegenskaper. Kvikkhet må være mer enn 15% (cur = 1kPa) få oppfylle kriteria -4
Kvikkhet /cur/flyteindeks I 1979 skrev Lebuis og Rissman «the criteria for large retrogression might be expressed as Cur < 1 kpa or I L > 1,2 I L > 1,2 bare er mulig når c ur < 1,0 kpa. De betingelsene som er avdekket i disse studiene er derfor i god overensstemmelse med vår studie, som angir en modifisert betingelse for flomskred ved bruk av kvikkhet, dvs. Q > 15 %. Til tross for denne overensstemmelsen mener vi at kvikkhet er en mer anvendelig parameter, fordi den er uavhengig sammenlignet med tilsvarende I L, som krever bestemmelse av tre parametere a priori, nemlig w L, w p og w. Spesielt har den konvensjonelle trådmetoden for bestemmelse av w p en betydelig ulempe ved at den lett kan påvirkes av subjektive bedømmelser. På denne måten er kvikkhet mer pålitelig, ved at bedømmelsen skjer mer objektivt.
Slutt kommentarer Utbredelser av skred i sensitive leirer er et vanskelig tema! Alle de 4 kriteriene må studeres slik at vi får en bedre forståelse av skredbevegelse Fokus må være på initialt brudd! Skredbevegelsen er avhengig av flere aspekter; ink. c ur, yr, st, omrøringsenergien ++ DET STÅR MYE KUNNSKAP I LITERATUREN FRA BJERRUM (NGI) OG JANBU (NTNU), og ikke minst fra Canada også. Vi bør helst bruke tid å forstå LITERATUREN og implementere dem i praksisen.
Takk for meg!