R.1500-4 HEGGSTAD SØNDRE. Områdestabilitet STABILITETSBEREGNINGER FOR DAGENS TILSTAND STAVSET STUBBAN SAUPSTAD TILLER KLETT Rev. A 11.07.2012
2 1. INNLEDNING 1.1 Prosjektet Prosjektet omfatter både reguleringsområdet Heggstad Søndre og Heggstadmoen avfallsanlegg. Heggstad Søndre ligger innenfor kvikkleiresonene 435 Heggstadrønningen og 436 Heggstad, som begge er klassifisert i middels faregradsklasse på NVEs kvikkleirekart. Utstrekning av reguleringsområdet Heggstad Søndre er vist med stiplet strek på tegning 102. I forbindelse med regulering og utbygging må det dokumenteres at begge kvikkleiresoner har tilstrekkelig sikkerhet mot kvikkleireskred ihht NVE retningslinje 2-2011, ref. /1/, til at Heggstad Søndre kan benyttes til næringsformål. Rambøll Norge AS har gjort omfattende geotekniske vurderinger for avslutning av Heggstadmoen avfallsanlegg og for nødvendige sikringstiltak i Heggstadbekken i den forbindelse, ref. /2/ og /3/. Rambøll Norge as hadde ikke som oppgave å vurdere områdestabilitet for kvikkleiresonene eller å vurdere om ras i Heggstadrønningen kvikkleiresone kunne påvirke avfallsfyllingen. I etterkant av Rambøll-prosjektet er det fremmet planer om å bygge gjenbruksstasjon på den eldre delen av avfallsfyllingen. Stasjonen, et tiltak i kategori K3, vil bli liggende i kvikkleireområdet. Det endrer forutsetningene som lå til grunn for Rambølls utredninger for avslutning av fyllingen, et tiltak i kategori K2. Vurdering av områdestabilitet og mulige stabilitetsforbedrende tiltak skal gi grunnlag for å bestemme hvilket formål arealene på Heggstad Søndre og Hegsstadmoen avfallsanlegg kan brukes til i fremtiden. 1.2 Oppdrag Geoteknisk faggruppe fikk i oppdrag av Ole Ivar Folstad å gjøre en vurdering av områdestabilitet for Heggstad og Heggstadrønningen kvikkleiresoner. Det skal også vurderes hvilke tiltak som er nødvendig for å oppnå forbedring eller vesentlig forbedring av stabilitet i hht NVEs retningslinje, og om det er realistisk å få gjennomført disse tiltakene. I denne rapporten presenteres resultater av stabilitetsberegninger for dagens tilstand og vurdering av om sikkerheten mot kvikkleireskred er tilfredsstillende ihht NVEs retningslinjer 2-2011 eller ikke. I henhold til NVE retningslinje, er det nødvendig med uavhengig kontroll av geoteknisk beregningsgrunnlaget og stabilitetsutredning for de to kvikkleiresonene. NGI har utført 3. partskontroll, ref. /13/, av denne rapporten. Kommentarer fra NGIs kontroll av første utgave er innarbeidet i denne revisjonen av rapporten (Rev.A). NGIs kontroll er oppsummert i notat 20100682-00-4-TN og e-post datert 21.06.2012 der 2 punkt i notatet ble korrigert. 1.3 Utbredelse av kvikkleire I forbindelse med utredning av områdestabilitet er det utført en vurdering av kvikkleiresonenes utstrekning. Vurderingen er basert på Rambølls kvikkleirekart, rapport/tegning 6080607/901, og supplerende undersøkelser etter den tid. Det er tegnet et nytt kart for begge kvikkleiresonene som viser utbredelse av sprøbruddleire, tegning 499. Her skilles det mellom: Sprøbruddleire påvist i prøve (rød) Antatt sprøbruddleire på grunnlag av utførte sonderinger (oransje) Ingen sprøbruddleire (grønn) Ingen tidligere aktuelle boringer (hvit)
Kvikkleiresone Heggstad Kvikkleiresone Heggstad grenser mot Esp kvikkleiresone mot vest og Stor-Ler og Bekkenget kvikkleiresoner i sør. Grensen mot Esp kvikkleiresone går langs Søra, mens grensen mot Stor- Ler går langs Heggstadbekken. Her er det ingen grunn til å revidere kvikkleiregrensen. I tillegg er det registrert antatt eller påvist sprøbruddleire i nesten hele området slik at hele vestre del av kvikkleiresonen fortsatt må anses som kvikkleiresone. Det er imidlertid ikke noe sprøbruddleire imot grensen til Bekkenget kvikkleiresone og grensen er derfor trukket noe mot nord. Kvikklereisone Heggstadrønningen Kvikklereisonen grenser mot Heggstad kvikkleiresone i sør. Det er ingen grunn til å revidere kvikkleiregrensen her. Grunnundersøkelser vest for jernbanelinja viste at det ikke er sprøbruddleire på store deler av området. I tillegg er det ikke påvist noe sprøbruddleire vest for Heimdalsvegen. Det betyr at kvikkleirelaget ikke går under vegen. Derfor er kvikkleiregrensen trukket noe mot øst. Nord i området, ved Heimdalsvegen 88 ble det registrert et mektig kvikkleirelag. Nord og nordøst for kvikklereigrensen er det også antatt sprøbruddleire i dybden, Rambølls rapport 6080406, tegning 103 (vedlegg 1) og kvikkleiegrensen er derfor revidert og trukket noe mot nord og nordøst. Kvikkleira i dette området ligger imidlertid så dypt at det er usannsynlig at et kvikkleireskred kan inntreffe i den dybden (basert på 1:15 regelen), og derfor er det ingen grunn til videre utredning. Kvikklereisonen er i øst begrenset av avfallsfyllingen. 3 Figur 1: Kvikkleiresonene i Heggstadområdet 2. STABILITETSBEREGNINGER 2.1 Generelt Dagens tilstand tilfredsstiller ikke de krav til materialfaktor som NVE retningslinje 2-2011 stiller. Beregnede materialkoeffisientene kan være så lave som m =1,00. Laveste sikkerhet har skråningene mot Søra, der Statens vegvesen planlegger ny gang- og sykkelveg, ved
jernbaneskjæringa like sør for den naturlige dolpa, og nord i område ved Heimdalsvegen 88. 4 For å tilfredsstille krav i NVE retningslinje 2-2011 er det nødvendig å gjennomføre stabiliserende tiltak for å oppnå tilstrekkelig sikkerhet. Med en beregnet materialkoeffisient i størrelsesorden m = 1,00-1,4, vil det medføre et krav om gjennomføring av tiltak som gir en prosentvis forbedring i størrelsesorden 0-10 % for faregradsklasse lav og 0-15% for faregradsklasse middels. Der det tas hensyn til 3D effekter er materialkoeffisienten også beregnet i plan tilstand for å vurdere effekten av en 3D bruddflate på beregnet materialfaktor. I profiler A, del 2, C, og D er det beregnet 2 materialkoeffisienter, en for hver retning. 2.2 Profiler Profil A, del 1 Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er det lagt inn en 3D faktor lik 0,02. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,42, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,83. Stabiliteten er tilfredsstillende både på totalspenningsbasis og effektivspenningsbasis. Profil A, del 2 Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Materialkoeffisienten er beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,08, og 1,21, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,61, og 1,51. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis for 2 av skråningene i profilet. Profil B Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er det lagt inn en 3D faktor lik 0,02. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,28, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,73. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis. Profil C Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er det lagt inn en 3D faktor lik 0,01. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,36 og 1,27, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =2,15 og 2,11. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis. Profil D Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er det lagt inn en 3D faktor lik 0,01. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,37 og 1,30, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =2,15 og 1,96. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis. Profil E Det er lagt inn en 3D faktor lik 0,01. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,50, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,99. Stabiliteten er tilfredsstillende.
5 Profil F, del 1 Materialkoeffisienten er beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,10, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,63. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis. Profil F, del 2 Materialkoeffisienten er beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,68, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =3,33. Stabiliteten er tilfredsstillende. Profil G Materialkoeffisienten er beregnet på plan tilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,54, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =2,81. Stabiliteten er tilfredsstillende. Profil K9 Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er materialkoeffisienten beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,00, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,71. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis. Profil K11 Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er materialkoeffisienten beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,03, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =2,50. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis. Profil K12 Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er materialkoeffisienten beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,00, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,27. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende. Profil K13 Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er materialkoeffisienten beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,14, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,69. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsbasis. Profil K14 Materialkoeffisienten er beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,01, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,26. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsanalyse. Profil K18 Materialkoeffisienten er beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,45, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,60. Stabiliteten er tilfredsstillende.
6 Profil K22 Materialkoeffisienten er beregnet for plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,07, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,52. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsanalyse. Profil K23 Udrenert designskjærfasthet er bestemt på grunnlag av tolket CPTu. I Geosuite er det lagt inn en fasthetsreduksjon på 15 % i lag med kvikk eller sensitiv leire. Videre er materialkoeffisienten beregnet på plan spenningstilstand. For totalspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,00, mens for effektivspenningsanalyse oppnås materialkoeffisient m =1,57. Stabiliteten er ikke tilfredsstillende på totalspenningsanalyse. Resultatene for dagens tilstand oppsummeres i følgende tabell: Materialkoeffisient m Profil Totalspenningsanalyse Effektivspenningsanalyse Høyre side Venstre side Høyre side Venstre side A, del 1 1,42 1,83 A, del 2 1,08 1,21 1,61 1,51 B 1,28 1,73 C 1,36 1,27 2,15 2,11 D 1,37 1,30 2,15 1,96 E 1,50 1,99 F, del 1 1,10 1,63 F, del 2 1,68 3,33 G 1,54 2,81 K9 1,00 1,71 K11 1,03 2,50 K12 1,00 1,27 K13 1,14 1,69 K14 1,01 1,26 K18 1,45 1,60 K22 1,07 1,52 K23 1,00 1,57
7 4 REFERANSER 1 NVEs retningslinje 2-2011: Flaum- og skredfare i arealplanar, 2-2011 sist revidert 15. april 2011 2 Rapport 680607-3 Heggstadmoen avfallsfylling. Stabilitetsberegninger og geotekniske vurderinger, fra Rambøll Norge AS datert 09.07.2009 3 Rapport 680607-5 Heggstadmoen avfallsfylling. Stabilitet langs Heggstadbekken. Stabilitetsberegninger og geotekniske vurderinger, fra Rambøll Norge AS datert 12.10.2010 4 Rapport R1500-1: Heggstad søndre, områdestabilitet. Datarapport, 16.06.2011 5 Rapport R1500-2: Heggstad søndre, områdestabilitet. Beregningsgrunnlag 27.06.2011 6 Rambøll oppdrag 6080607, notat nr. 18: Kvikkleiresone 436 Heggstad, ny vurdering av faregrad, datert 25.03.2011 7 Rapport Ud867Ar2 Vurderingsrapport: Gang- og sykkelveg Heimdalsvegen, fra Statens vegvesen datert 28.03.2011 8 Statens vegvesen, håndbok 015, Feltundersøkelser 9 Statens vegvesen, håndbok 280, Geoteknisk felthåndbok 10 Statens vegvesen, håndbok 018, Geoteknikk i vegbygging 11 Karlsrud, Kjell (2003) Stabilitetsanalyser av skråninger, skjæringer og fyllinger Kurs 20.-22. mai 2003, Rica Hell Hotell 12 Karlsrud, K., Lunne, T.Kort, D.A., Strandvik, S. (2005) CPTU Correlations for Clays NGI-rapport 20041198-1 datert 10.januar 2005. 13 Teknisk notat 20100682-00-4-TN rev. 02: Uavhengig kontroll av soneevaluering av sone Heggstad og Heggstadrønningen, datert 25 Januar 2012 5 TEGNINGSLISTE Tegning Revisjon Tema 401 00 Oversiktskart, målestokk 1:50000 402 00 Situasjonskart, målestokk 1:2000 411 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil A, del 1 412 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil A, del 2 413 00 Effektivspenningsanalyse. Profil A, del 1 414 A Effektivspenningsanalyse. Profil A, del 2 415 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil B 416 00 Effektivspenningsanalyse. Profil B 417 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil C 418 00 Effektivspenningsanalyse. Profil C 419 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil D 420 00 Effektivspenningsanalyse. Profil D 421 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil E 422 00 Effektivspenningsanalyse. Profil E 423 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil F, del 1
424 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil F, del 2 425 A Effektivspenningsanalyse. Profil F, del 1 426 00 Effektivspenningsanalyse. Profil F, del 2 427 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil G 428 00 Effektivspenningsanalyse. Profil G 429 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil K9 430 A Effektivspenningsanalyse. Profil K9 431 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil K11 432 00 Effektivspenningsanalyse. Profil K11 433 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil K12 434 A Effektivspenningsanalyse. Profil K12 435 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil K13 436 A Effektivspenningsanalyse. Profil K13 437 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil K14 438 A Effektivspenningsanalyse. Profil K14 439 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil K18 440 00 Effektivspenningsanalyse. Profil K18 441 00 Totalspenningsanalyse ADP. Profil K22 442 00 Effektivspenningsanalyse. Profil K22 443 A Totalspenningsanalyse ADP. Profil K23 444 00 Effektivspenningsanalyse. Profil K23 499 A Utbredelse av sprøbruddleire 8 6 VEDLEGG Vedlegg Revisjon Tema 1 00 Vedlegg 1: Utdrag fra Rambølls rapport 6080406, Tegn.nr. 103