Utvendig trykk på innstøpte stålforinger Bernt Strand ... - Energi Norge

energinorge.no

Utvendig trykk på innstøpte stålforinger Bernt Strand ... - Energi Norge

Utvendig trykk på stålforede

trykksjakter

PTK - 2013

Bernt Strand


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


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


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


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


Beregningsresultat utvendig trykkapasitet,

stålforet sjakt ø3600

o Trykksjakten tilfredsstiller ikke "overdekningskriteriet"

o Grunnvannstrykk (poretrykk) bør undersøkes nærmere før

nedtapping

Magasinvannstand

Sf. 1.0 Sf. 1.25

Terrengoverflate

Max trykk iht.

NVE,s retningslinje

Trykksjakt

6


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


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


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. 1.25

Sannsynlig

"Best case"

9


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 15-150m

Måleseksjon 1-5m

10


Måleverdier poretrykk

o Målte verdier ligger nær "Best Case"

o Risikoen ved nedtapping er akseptabel.

"Worst Case"

Sf. 1.0 Sf. 1.25

Sannsynlig

"Best case"

Målt poretrykk

Måleposisjon

11


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


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


Inspeksjon med ringlaser - Suldal 1 - tomt rør

Begynnende innbuling av

stålforing

Innbuling av stålforing

14


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


Tegnet av Thor Bjørlin

Takk for

oppmerksomheten

16

More magazines by this user
Similar magazines