Bergundersökningar vid motorvägstunnlar, Uddevalla

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - Fack - 581 01 Linköping

Nr 49 - 1977

iational Road & Traffic Research Institute - Fåck - 5-581 01 Linköping Sweden

åTLA i' I

vi!? Mai/EM

^ få ravi*

..w.)l..§\ i ?GNEN

,BIBLIOTE§,(ET

Be undersökningar vid motorvägstunnlar,

Ud evalla

INNEHÅLLSFÖRTECKNING Förord

Sammanfattning Inledning

Översiktlig geologisk beskrivning

av berggrunden Utförande

Resultat av förundersökningarna

Resultat av undersökningarna i tunnlarna

Kommentarer

Litteraturförteckning

Figurer Fotobilaga

Bilaga 1 Seismiska mätningar, Seismiska 'A sid

jord- och bergundersökningar, Veberöd Bilaga 2 Magnetisk totalintensitet

Bilaga Sammanställning av magnetiska och seismiska mätningar

Bilaga 4 Sammanställning av seismiska under-sökningar, kärnborrningar och sär-skilda sprutbetongförstärkningar Bilaga 5 Geologisk kartering_samt jämförelse

med geologisk prognos, Bergab Berg-grundsgeologiska undersökningar AB, Göteborg

Bilaga 6 Laboratorieundersökningar av svällnings-benägenhet hos lerigt berg,

geotekniska institut

VTI MEDDELANDE 49'

FÖRORD

Föreliggande arbete, som bekOstats av statens

vägverk, ingår som ett delmoment i ett

forsk-ningsprojekt, benämnt Metodik för bergundersök-ningar vid vägprojekteringar.

Håkan Thorén.

Bergundersökningar vid motorvägstunnlar, Uddevalla

av Håkan Thorên

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) Fack

581 01 .LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Undersökningar har utförts av berggrundsförhållandena vid motorvägstunnlar i Uddevalla för att prova olika undersökningsmetoder. Förutom karteringar har seismiska

loch magnetiska undersökningar utförts. Efter dessa

re-sultat utfördes kärnborrningar i de delar som med led-ning av undersökled-ningarna bedömdes vara sämst. Uppfölj-ning har utförts i tunnlarna med avseende på sprick-karteringar och sammanställning av

förstärkningsinsat-ser.

Samtliga undersökningsmetoder har givit indikationer

på dåligt berg. Berggrundsförhållandena har varit

gynn-samma för undersökningarna, då det väl blottade

bergpar-tiet bestått av en förhållandevis homogen bergart upp-delat av distinkta svaghetszoner. Resultaten visar att de olika metoderna var för sig ger information om

för-hållandena, men att kombinationen av samtliga ger en

mer fullständig bild av berggrundens egenskaper på

tun-nelnivån.

INLEDNING

Som ett led i utveckling av undersökningsmetodik för

bergundersökningar vid projektering och byggande av vägar här undersökningar utförts under tiden oktober 1975 till april 1976 över blivande motorvägstunnlar. Motorvägstunnlarna är belägna vid Uddevallas västra _

infart (Genomfartsleden, västra delen, se Översiktskarta

Sid 8). Tunnlarna är dubbla, 11 meter breda, och har

10 m bred mittpelare. Den fria höjden över körbanorna

är 4,6 m, varför höjden i tunnlarnas mitt är ca 6 m beroende på valvet. I två bergpartier har tunnlar

bli-vit utsprängda och i den västra, 300 m långa tunneln

har undersökningarna utförts över en ca 250 m lång sträcka. områdena närmast påslagen medtogs inte i ar-betet, eftersom dessa partier redan var utsprängda.

Vid underjordsbyggande av bergrum och tunnlar och

ut-sprängning av branta slänter bestäms stabiliteten av bergets uppsprickning, vattenföring och leromvandling. I föreliggande undersökning har bergtrycket inte

beak-tats, då trycket inte anses påverka hållfastheten på

djup mindre än lOO m. Stora lerzoner i berggrunden på-verkar menligt stabilitetsförhållandena. Hållfastheten

är låg i zonerna och särskilt om lermineralen är

sväl-lande, har lerzonerna möjlighet att vid vattenupptag-ning svälla och spränga sönder sprutbetongförstärkvattenupptag-ningar.

ÖVERSIKTLIG GEOLOGISK BESKRIVNING AV BERGGRUNDEN-I UDDEVALLAREGBERGGRUNDEN-IONEN

Bergarterna i Uddevallatrakten beskrivs i kartbladet

Uddevalla (1902). Berggrunden består väster omtätorten huvudsakligen av gnejser samt i och öster om tätorten av förgnejsade graniter. Vid Byfjordens mitt förekommer ett

mäktigt stråk av pegmatit (mycket grovkornig granitisk

bergart) med 2-3 km bredd och nordväst-sydöstlig

ut-sträckning. Pegmatiten; förekommer i gångar i de givande gnejserna. Vid ett flertal tillfällen har om-rådet blivit utsatt för störningar. Detta har orsakat uppsprickning och uppkrossning av berggrunden, vilket tydligt markeras av de höga bergbranter,.som avgränsar dalgångar och fjordsystem. Dessa har vanligen sydväst-nordöstlig riktning, men även nordsydliga och nordväst-sydöstliga riktningar förekommer. Gnejsens skiktning och vissa rörelsezoner i berggrunden sammanfaller med en i stort sett nordsydlig strykning och östlig stup-ning på ca 450. Dessa rörelsezoner, som kan iakttagas

t ex vid Uddevallas södra infart, har resulterat i

om-fattande sönderbrytning av berget och omvandling till

lera.

Berggrunden i undersökningsområdet har beskrivits av Bergab (1975). Sammanfattningsvis består berggrunden en-ligt Bergab av planskivig gnejs med i liten omfattning inlagrad amfibolit, Amfiboliten är förskiffrad och del-vis leromvandlad. I liten utsträckning förekommer pegma-tit i gångar och sliror. Deformationen av berggrunden har medfört en planskivig och ställvis skiffrig struktur. Dessutom är bergpartiet sönderbrutet längs lutande och

brantstående sprickplan. Sprickplan och andra strukturer

är redovisade i bilaga 5.

[limmas

Målsättningen med arbetet har varit att jämföra resulta-ten från olika undersökningsmetoder och att bedöma an-vändbarheten av de olika metoderna. Följande moment har

utförts: . Ytkartering av berggrunden Seismiska undersökningar . Magnetiska undersökningar Kärnborrningar Tunnelkartering-O N wa a n

Uppföljning av utförda förstärkningar VTI MEDDELANDE 49

Yt- och tunnelkarteringarna har utförts av Berggrunds-geologiska Undersökningar AB, Bergab Göteborg, de seis-miska mätningarna av Seisseis-miska jord- och bergundersök-ningar, Veberöd, de magnetiska mätningarna av VTI och kärnborrningarna av Statens Vägverk; Västra byggnads-diStriktet. Stakningar, uppföljningar och övriga arbeten vid arbetsplatsen som krävts för borrningarna och

karte-ringarna har letts av Sören Jägmarker, Genomfartsledens

kontrollantkontor. Undersökningar av lerzoner i tunnlarna

har utförts av Statens geotekniska institut.

Berggrundskartering med tektonisk analys samt seismisk Och magnetisk undersökning utfördes över undersöknings-området. Med ledning av dessa undersökningar sattes

borr-hålen så att de största svaghetszonerna blev genomborrade.

I den ena av de utsprängda tunnlarna kartlades bergarter,

sprickriktningar, sprickfrekvens samt förekomster av lera

och vatten. Detta utfördes för jämförelse av

bergförhål-landena under jord med de bedömningar som gjorts från markytan. Lerzonernas egenskaper bestämdes genom analys

av lerorna i vissa zoner. Utförda förstärkningar samman-ställdes. Samtliga resultat är redovisade i kartor, fi-gurer och bilagor.

Undersökningarna, som omfattar en ca 250 m lång out-sprängd sträcka av tunnlarna,utfördes under tiden okto-ber 1975 till april 1976. Det har inte varit möjligt att

undersöka hela bergpartiet då tunnelarbetena pågått från båda hållen. Omfattande förstärkningsarbeten har utförts vid båda påslagen på grund av dåligt berg.

Undersök-ningarna har inte omfattat dessa partier utan är koncent-rerade till de vid tiden för undersökningarna outsprängda

partierna. Några fotografier är tagna utanför

undersök-ningsområdet vid utsprängda ytor, eftersom olika geolo-giska företeelser lättare kan åskådliggöras vid dessa jäm-fört med i det delvis jordtäckta undersökningsområdet.

RESULTAT AV FÖRUNDERSÖKNINGARNA

Fältkarteringarna och borrningarna visade.att två större svaghetszoner kunde urskiljas inom området. Dessa är jordtäckta, varför seismiska och magnetiska mätningar utfördes för att fastställa svaghetszonerna. Metoderna som beskrivs av Parasnis (1973) ger en bild av anomalier i berggrunden och metoderna kan användas i jordtäckt terräng eftersom jordtäcket inte påverkar

värdena i stort. Över svaghetszonerna kunde särskilt låga gånghastigheter uppmätas (bilaga 1).

De magnetiska mätningarna utfördes med en protonmagne-tometer, vilken registrerar det totalmagnetiska fältet. Förändringar i berggrundens sammansättning t ex med

av-seende på magnetithalt påverkar utslaget. Vissa

indi-kationer på sprickzoner kunde erhållas med denna mätning (bilaga 2). Nio magnetiska profiler inmättes och värdena korrigerades efter tidsmässiga förändringar. Den

redovi-sade anomalikartan är dock svårtolkad, varför samtliga

maxvärden vid bestämningarna har angetts på bilaga 3. Sannolikt är maxvärdena en återspegling av svaga

mine-raliseringar i sprickzonerna, eftersom värdena är

orien-terade efter förhärskande sprickriktningar. På bilaga 3 är även de seismiska resultaten angivna. Genom den mag-netiska mätningen erhölls ytliga indikationer på onorma-la förhålonorma-landen vid de två största nordsydliga svaghets-zonerna. Den västra av dessa gav största indikationen. Denna zon är även tOpografiskt den mest framträdande. Karteringen av de största nordsydliga svaghetszonerna

Visade att dessa lutade ca 450 öster. För att bestämma

innehållet i zonerna borrades två lodräta kärnborrhål

ca 10 m öster om zonerna. Resultaten av undersökningarna

av borrkärnorna är redovisade i fig 1 och 2 samt bilaga 4. Bilaga 4 utgörs av en profilredovisning där det då-liga berget bestämt i borrkärnorna är inlagt tillsammans med seismikreSultaten och redovisningarna av

förstärkningarna i tunneltaken. Lutningen av de största svaghetszonerna bestämdes genom den geologiska karte-ringen. Zonerna förutsades därför hamna i tunnlarna för-skjutna åt öster från de partier som utgjordes av seis-miska låghastigheter. Det exakta läget och omfattningen

av zonerna bestämdes med borrningarna.

RESULTAT AV UNDERSÖKNINGARNA I TUNNLARNA

Tunnlarna var färdigutsprängda i april 1976. Under tun-nelutdrivningen karterades en tunnelvägg (bilaga 5) och lerprov togs ut för bedömning av de svällande egenska-perna (bilaga 6). Förstärkningsinsatserna har

samman-ställts på bilaga 4.

Karteringarna i tunnlarna försvårades av att delar över-sprutades med betong direkt efter utlastning. En nog-grannare uppföljning hade krävt kartering före betong-sprutningarna på berthorna (foto 3). Vissduppfattning om svaghetszonerna går dock att få i efterhand i tunnlar-na, då vatten droppar fram längs de största zonerna.

Stora kärnförluster och förekomster av vittrat berg i borrkärnorna indikerar lerförekomster. Lerorna var dock

svåra att konstatera, då vattenspolningen från

borrmaski-nen sköljt bort dem. Resultaten av undersökningarna av lermineral visar att förhållandevis hög halt av lermine-ralet klorit förekommer i svaghetszonerna. Eftetsom klo-rit inte är svällande bedömdes zonerna som förhållande-vis problemfria. Denna undersökning gjordes på lerzoner

inne i tunnlarna.

Berggrunden i tunnlarna var ställvis mycket sprucken och

som tidigare nämnts mycket dålig även vid påslagen (foto 1 och 2). Omfattande förstärkningsåtgärder utfördes.

Detta framgår av bilaga 4. Förstärkningarna utfördes med sprutbetong och med nätarmering i dåliga partier (foto 3).

Särskilt blockigt berg förankrades med bultning. De sprickzoner som föranledde förstärkningar var främst föranledda av åt öster lutande nordsydliga svaghets-zöner och ställvis lerfyllda brant stående nordväst-sydöstliga sprickzoner (foto 4). Det är för övrigt deSsa sprickriktningar som avgränsar bergpartiet i

sö-der, öster och väster. Med en sydväst-nordöstlig

dal norr om bergpartiet finns flera parallella sprick-zoner. Dessa har konstaterats vid karteringarna i tunn-larna och på markytan, men denna sprickriktning föran-ledde inga nämnvärda extra förstärkningsåtgärder vid tunneldrivningen. De åt öster lutande nordsydliga

svag-hetszonerna har även förorsakat ras utanför tunnlarna,

vid järnvägstunneln öster om vägtunneln och vid en sido-väg strax nordöst om sido-vägtunneln (foto 5 och 6).

Sammanfattningsvis kan konstateras att de svaghetszoner som tydligast indikerats vid markytan förorsakade de största förstärkningsåtgärderna.

KOMMENTARER

Ras och utfall av block inne i tunnlarna förekom inte i någon anmärkningsvärd omfattning, eftersom noggranna förstärkningsarbeten utfördes. De relatin gynnsamma

förhållandena beror på att lerorna inte var

svällnings-benägna och på att de största svaghetszonerna kom nära nog att vinkelrätt övertvära tunnlarna. Således kunde det utbildas relativt hela bergpartier som bildade valv parallella med svaghetszonerna. Några valv bilda-des inte vid påslagen, varför berget rasade ut i bilda-dessa partier.

Utförda undersökningar visar att samtliga metoder gav indikationer på dåligt berg. Metoderna ger med undantag av den magnetiska mätningen som är svårtolkad en mycket

god information om berggrundsförhållandena på

tunnel-nivån.

Undersökningarna vid Uddevallatunneln visade att i detta bergparti var en ytkartering tillräcklig för att fastställa riktningen och storleksordningen på

svaghets-zonerna. Övriga metoder tillämpades för att visa vilka

resultat som kunde erhållas vid olika typer av förunder-sökningar. Det skall dock framhållas att resultaten gäl-ler-det aktuella undersökningsområdet och att dra gene-rella slutsatser kan vara vanskligt. Berggrundsförhål-landena har varit gynnsamma för undersökningarna då det väl blottade bergpartiet bestått av en förhållandevis homogen bergart uppdelad av stora distinkta

svaghetszo-ner .

Den seismiska undersökningen i kombination med den mag-netiska mätningen gav en uppfattning om svaghetszonerna och deras utsträckning i markytan. Zonernas stupningar

måste fastställas med fältkarteringar. Omfattande

borr-ningar kan även ge information om stupborr-ningarna. Fält-karteringarna gav i stort sett god uppfattning om

stup-ningsförhållanden, även omförändringar förekommer

mel-lan stupningarna på markytan och på tunnelnivå.

Borr-ningarna slutligen användes för att fastställa de störs-ta svaghetszonernas mäktighet.4

Som kommentar till borrkärnan vid km 2/265 kan sägas

att det redovisade dåliga berget vid denna sektion för-anledde utförandet av en 36 m lång 10 cm tjock armerad

betongförstärkning i tunnelväggar och tak i den norra tunneln och en 55 m förstärkning av samma typ i den

södra.

Borrningen vid km 2/352 utfördes i ett bergparti med 45 m lång 10 cm armerad förstärkning i den norra tunneln och i den södra med' två stkaen 2 m långa

bågar. Orsaken till skillnaden i förstärkningarna i de båda tunnlarna över samma zon beror sannolikt av att zonen korsas av brantstående sprickzoner i den norra tunneln. Kombinationen av två sprickrikt-ningar gör att berget blir särskilt instabilt.

_ 0 0 *

1

o

1

2

_11....1.. .1 . 1 1 .i vr v"' '!!- " i E' "" '54 if__,á-,JW"

,

' 4 1 / ' 4 .ÃÄH-

.g '5

A i \

, _-

.

11 'rm/Wie;

:*V'..»..:;ç,; 364 17, .v 7 _< ' 3' V ' " ' 'I 7

, *L

v a - 1-' 4: iQ' . ,ia/(75_

xwwåêäåY'åio

;E

I

' \\

Wzäâäg Q.,

.T . X1 6 ) ä/ñê/Vlç '-:,\'l"\uur'

3" Åâäêâyfát

_*11

_4;

'5.

\ 1 Å* vf.:

*sv-5%

;.- *9" såga' v

71' 'Ål-v y 74" ' .v '

_{' h iåááååâg}

âm

"Il'il""" \áñ*%

.Äâåáä .

*na-.1:23 _

_ Y(3, h; ø))jy,:p V V : i - c ' 'å;-4 ; vi? \\ .v *smal J nID-_ÃD

.7%

54%;

3:' r .' 5.4 ;N 1 *7-*

WU!!

14%; , ; §>../5Z ,PA ' Ir . ;Ya .Ål å) .VA .\ \ gås! ,5.-. .4 .\

'77 ./ ,__ . MMHJU'2' 7" V, »_54 " 7 ,, . 'Q

.\ 1; .1: Vi' I): .

. ' i

_{J. ,,}

"m' 2 ° »

_{Sista; 5:35 __ , "x}

-..

.

_ , 5 Å Qtçfiüygø i; 6 när.. vi* ' \ I' ' l n:a§>\;| -" ' v I/ .-' ' I i

,717% -;slI: . v' =_';ÅffI 1?-MIA'5417'- - ' r A 2 'i ,.-',V. . ;z--Vev w w .: 0.. p . , .ut _74 ,\; \" i. .'' 51:,.UÅ'Il

left' c 1 - -' l . v' ai,... j / ø ;in 0 i j_ I i.: i'

1

, 1. \\ A _\' 1 W 'får' k. ..° 'in åhqiågäwçsäyzøñ? --/ ' . - .-_ . V.;\ l , i t . t _ \ v . 'h ,sa-_åke;. Ä _2-.. -': \' Hz'å / :vi _4' 'A , Översiktskarta VTI MEDDELANDE 49

LITTERATURFÖRTECKNING

Bergab. Uddevalla kommun. Motorvägstunnlar vid Kärra. Geologisk-tektonisk undersökning. Göte-borg 1975.

Lindström, A. Kartbladet Uddevalla. Sveriges geolo-giska undersökningar, Serie AC nr 3, 1902.

ParaSnis, D.S. Mining Geofysics. Amsterdam 1973.

UgogvÅLLA KÄRNÅ ø32mm

2/26-5

BERGA RT: GNEJS, GNEJs-GRA N/T

GE NOHFARTSLEDE N,

POD ' /NDEX

' Hela kärnan

75

VASTRA DEL E N

,,

_,,

o _20 m

86.

NORRA TUNNELNS ?oas-,aim ' 60

SÖDRA KÖRBA NEKANT

TRYCKHÅ1_ 1_ ;A STHE r

7,0 MN/mê'

' L Kz* ' Å rim Kand

Kza--w

7.__EEES__-_ .lo KF'IIII-T 520

KZ //

1-1

2::

1 ...A

72

70

8

6

4

2

o

5

70 75 20

v

2

ANTAL E NSTAKA TYDL/GA SPRICKOR

_{TRYCKHÅLLFASTHET}

MN/'n

MA TT MED

PUNKT-' Sk I

7///1 KZ = KRoSSZON

,

. 5 O

,Om

L A STME TODEN

W KF=KARNFÖRLUST

V T/

7975 ' 04 '08

"VUK:

KÄRNA ø 32mm

UDDE VAL. LA

2/352

_{BERGART: GNEJS,}

GNEJS -GRA N/T

_

PELARM/ TT

RQD -/NDEX _{Hela kärnan 7.9} " I' O - 8 m 60 " _{8 -23m .95}

"

_23-Js,sm

_{73 i}

_

- .

_{TRYCKHALLFASTHET}

_.9,7MN/m2

1

_Å

_{bizfoa K}

_'

_I

L

_KZH

U

KZ-__J K;- iHS 5

'

_{KF - m}

KF [g KZ

-IO I -75 n20

___[

_{KZ m}

-

KZ 1,,

_J

_;<2

KF' :nu

I

1

-3

<

KZ

1/ o

KF

L I 1 . I J L 1 1 70 8 6 4 2 - O 5 10 75 20

ANTAL ENSTAKA TYDL/GA SPR/CKOR

MN/m2

7

TRYCKHÃLLFASTHET

_

KZ=KROSSZON

_{MÅTT MED PUNKTLAST..}

E KF=KÄRNFÖRLUST

METODEN

*

Skak7

Q 5 llçnw

VT/

7976-04 -08

VT I MEDDELANDE 4 9

Fotobilaga.

Foto 1. Västra tunnelpåslaget,

omvandlad rörelsezon.

Foto 2. Östra tunnelpåslaget, norra sidan. Norde

sydlig uppsprickning lutande åt öster.

sid 2.

4:. ' * ;II i

Foto 3. Sprutbetongförstärkning med nätarmering.

Foto 4. Östra tunnelpåslaget. Berget över

sid 3. Å_ _ <y_ .R .. :_ . Å -. fäst* ' 6 å :VL/qi_ l_ ;wa "gg ç§%6,3%w " *vT-l.*@%%$%%#4' å .

Foto 5. Norra sidan av skärningen öster om tunneln. Glidytor..

?441 M 1

Bilaga 1

Statens Väg-och-trafikinstitut Genomfartsleden Uddevalla

Seismisk undersökning

sid 1

På uppdrag av Statens väg-och trafikinstitut har Seismiska

jord-och bergundersökningar utfört seismisk undersökning för bergtunnel

genomfartsleden i Uddevalla. Undersökningens Omfattning

Fältarbetet för den seismiska undersökningen utfördes under tiden

25-26 oktober 1975 under ledning av ingenjör Willy Hylander som

också svarar för all utvärdering av mätresultaten.

Undersökningen har omfattat bestämning av gånghastigheter i berg

och överliggande jordlager samt jorddjupsbestämning med seismisk refraktionsmetod i profiler i vardera tunnelmitt mellan km 2/175

2/410. Därutöver har en sträcka av 55.m skjutits dubbelt med

fast-borrade och utlagda geofoner.

Vid fältarbetet har begagnats en tolvkanalig refraktionsutrustning av märke Southern Industrial Electronics (SIE) utan förstärkare-filter, utrustad med 12 geofoner med en egenfrekvens av 12 Hz.

Registreringen skedde på direktframkallande UV-ljuskänslig film.

Redovisning av resultat'

Profilernas läge i plan redovisas på plankarta i skala 1:1000.

Mätresultaten redovisas i profiler med marknivå, skottpunkter och bergnivå inlagda. Hastighetsfördelningen i berg redovisas i

anslut-ning till respektive profil. Berghastigheter mellan 4500-6000 m/s

tyder i allmänhet på friskt urberg med normal eller ringa

sprick-frekvens. Hastigheter mellan 4000-4500 m/s markeras som övergångs-zoner på plankartan.

I tabell redovisas jorddjupsberäkningar och seismiska hastigheter

i jordlager och berggrund. ' °

Förekommande markhöjder har avvägts med utgångshöjd från befintlig

stakad och aVvägd linje.

Profil 1 och 2

På sträckan 130-185 m i profil 1 gjordes ett försök med fastborrade

och utlagda geofoner. Resultatet visar ingen skillnad i de fram-räknade berghastigheterna varför övriga delar av profilerna-har använts utlagda geofoner. K _

Zoner med låg berghastighet S54000 m/s har registrerats i båda

profilerna. Iprofil 1 finns 4 st och i profil 2 finns 5 st upp-mätta. Zonerna mellan sektionerna 15-20 m profil 1 och 116-121 m

profil 2 är något svårtolkade. I skottpunkt 78,5 profil 2 har två

hastigheter i de lösa jordlagren uppmätts 500 m/s resp. 1200 m/s. Övriga delar i profilerna har endast jordhastigheten 500 m/s

registrerats. På grund av de små jorddjup som förekommer inom om-rådet kan felmarginalen i jorddjupsbestämningen vara större än de normala. '

Veberöd 75-12-23

Seismiska jord-och bergundersökningar

Åbåzg;aAéyäáM/ázb

.Willy Hylander

sid 2

Tabell över jorddjupsberäkningar och jordlagrens seismiska hastigheter

. ...m ____ -_M--_ .4

_ -_ -1 w* . _

Profil

Skott-

Hastighet

Gräns mellan

Hastighet

Jorddjup i m

punkt m/s i jord- hastighets- m/s 1 jord- under mark-lager skikt i jord- lager ytan

täcket i m ' under mark-ytan Pl/75_ 2,5 500 1,2 32,5 500 0,7 57,5 500 2,7 82,5 500 0,9 107,5 500 1,1 132,5 _ 500 1,5 167,5 500 2,6 187,5 500 0,5 202,5 500_ 1,5

232,5

500

1,0

P2/75 2,5 500 1,1 27,5 500 . 2,0 53,0 500 0,8 78,5 500 1,6 1200 4,2 103,5 500 2,5 124,0 500 0,5 154,0 500 1,2 179,5 500 1,8 200,0 500 1,0 235,5 500 1,0

Tabell Över berghastigheter

Profil Sektion Berghastighet Profil Sektion Berghastighet

' m/s m/s P1/75 0-15 5000 P2/75 0-11 5400

15-20

2700?

,11-19

3100

20-57 5000 19-53 5400 57-73 3500 53-81 3300 73-130 5000 81-116 5000 130-155 5400 116-121 2600? 155-170 3400 _121-162 ' 5000 : 170-189 5400 162-175 3800 * 189-215 4400 175-208 5000 215-225 3000 208-216 3500 225:235_____5000 ._m 1__ _u_._1216-238. 5000

P1/75

130-185

geofonerna borrade fast i berget

130-155 5400 s L 155-170 3400

170-185

__ 5400

sia

MÄTMETOD

Den seismiska refraktionsmetoden utnyttjar förhållandet, att

tryck-vâgor fortplantar si- med olika hastigheter i olika grundmaterial.

:T

Metoden användes bl.a. för bestäm ing av jorddjup och berghasti'7

0

e-tcr och kan under gynnsamma förhållanden även ge upplysningar om

jordarter och grundvattennivå.

Tryckvågorna i marken åstadkommee med sprängmedel, oftast dynamit, som avfyras med momentsprüngkapslar. Sprangladdningarnas storlek

är beroende bl.a. av de lösa jordlagrens sammansättningar, jorddjupet, avståndet mellanekottpunkt och geofoner.samt störningssvängningar från t.ex. trafik. Oftast placeras sprängladdningen något

underimark-ytan, men ibland kan det vara nödvändigt att nedföra sprängladdningen

till relativt stora djup. Jorddjups- och hastighetsbestämningarna .

utföres längs raka linjer, utefter vilka instrumentets 12 geofoner

utsättes med ett centrumavstånd av 5 eller 10 meter. Vanligen

ut-lägges geofonerna direkt på markytan. Skottpunkterna placeras med

ett mellanrum av 25 till 50 meter. Avståndet är beroende av

jord-djupet och laddningarnas storlek. Vid var och en av gcofonuppstüll-ningarna användes flera skottpunkter.

Tryckvågen från skottet fortplantar sig i grunden antingen direkt i

översta jordlagret eller genom underliggande lager med högre gång-hastigheter till geofoncrna, vilka är mycket känsliga för svängningar, och där svängningsenergin omvandlas till elektrisk energi. Geofonerna

är :opplade till ett registrerande instrument, son på en filmrewsa

upptecknar tryckvågens gångtider från skottpunkten till geofonerna. På filmremsorna markeras tiden, varefter gångtiden kan avläsas på en

tusendels sekund.

Tryckvågens gångtid mellan skottpunkterna och geofonerna uppmätes och avsattes i väg-tiddiagram. Vid tolkning av detta diagram beräknas

gångbastigbeterna i de olika lagren samt jorddjupen.

Den redovisade hastighetsfördelningen i berg antages för varje

an-given punkt representera medelvärdet för en ca-SO m lång sträcka.

Jorddjupen beräknas vanligen endast i skottpunkterna, men under gynn-. samma omständigheter kan även jorddjupen under geofonerna beräknas.

Felmarginalerna är normalt i 1 m vid'jorddjup mindre än 10 meter och

i 10 % vid jorddjup större än 10 meter.

sid* 4

PROFILBETECKNIÄGQR

Prem. 409/75 2. 5 27.5 52,5 .Hp-u . +åbmz A_ø/_N\Ei\_äu 735 (OLS '1225 :525 2?- m +2 50,0 --t Zå0,0 ._

*250.0-

' Skola 1 :1000

. Motkyta

Gräns mellan olika hastighetáskikt i jordtöcket

Bergets beräknade nivå

Bergets beräknade nivå (osäker bestämning i löghostighetszon)

0 1 4 3 »d e

Låghostighetszon (vanligen :E4000 m/á) indikerande sprick- eller

krosszon. Ofta mer eller mindre leromvandlot berg.

.R

DIKrSD UP 20,5M

:OTTEN 210.700

'LÄNTVL TNING 1:1,5 l

*DI' NA/ANPASSAS ENL.

Y,

\ BE NTLIG TERRÄNG

_

Db

iWUPgNL.

QR LAGET PLANLÄGE. / .\ _' . 4_4...______--__0_# PROFIL 2/75

L4th 1=

*LLA KOMMU\N§

'. TOR

NR13130-5'x-BETECKNINGAR

57. 5 8 2.5

w wa" 7-. *_1'

Bergets berdkndde nivå under

' skottpunkt

sid 6

Låghastighetszon (vanligenSLOOOm/s ) indikerdnde

sprick-eller krosszon.0ftd mer sprick-eller mindre leromvandldt berg.

STATENS VÄG-OCH TRAFIKINSTITUT

SEISMISK UNDERSÖKNING v10 VÄGTUNNEL

GENOMFARTSLEDEN UDDEVALLA SEKTION 2/175- 2/410

PROFILER

SElSMlSKA JORD-OCH BERGUNDERSÖKNlNGAR

SKALA L= 111000 H=1=500 KONSTR RH' FÅLTARB W H '

FE

GRANSK

Goreaono 1975 -12 - 23

RITN NR

PROFIL I [75 2,5 32.5 57.5 82,5 107, 5 132,5 167. 5 187, 5 202,5 232,5 +500 ' 4! _1111 'lül'm//A D

?wøiüsww

* iv. I' I '1 l i' .. '° wt '0 I 4 f , 2= 1 \ . Å

SOOOm/s i 5000 m/s W . SOOOm/s SLOOm/.S X ;a av '

JHm

' 1"

A^x,«:

åMot

.300

_{. . .4g_}

_{.u00. »SLOOrn/s \\}

v*-C' \ Q "<-V' rf; S 4400 m /5 3000m/s 5000 m/s *20,0 PROFIL 2/75 + 50,0 2,5 27,5 53,0 76 0 . 103,5 124,0 154,0 179,5 2000 23 5,5

*LQO\

m|'°/ \

SOOOm/s . (i wQOm/s 5000m/s ;3.91 i " 51.00m/s 5400m/s + 20,0

Sömn N <ü©xt33 må CQQmåDxxü KQQJmTM >\ *0 *0 b.) *m3mlmx

.\\\\/ zzl/_\\\\/z. L 3030?. _{.Q3Q\_.<m3 \. QQSSQ}

AMG v.00 u www Mum_ _{AMG90 - mG}

ANG V00 IVGW _{ÅMO GMO .. QNIW}

ÅNONWO :WWW _{.ANG GMO ...WOO}

ø\ .xxx wam- Gmaxm

Väg lunne/ Uddevalla

sammans fal/ning av magnefiska och

se/'sm/'ska målningar. Tecken förklaring Salem/'ska qånghasl/ghefer

Hål

â.

5400 nyk, sooo/n/s 3300-44000yé 2600-2800ny3 Magmfiskf maximum VT/

Bilaga 3

7976-05-72

VÄGTUNNEL UDDEVALLA

_{_ _}

BQRRilanlEKARTERINE

KF : Karnforlusl Sammanställning av seismiska undersökningar, \ Svoghetsmner

körnborrningar och särskilda sprutbetong- \-bestömdo med förstärkningar.

KZ : Krosszon

+50*

l

Profil norra tunnelmitt karnborrmngar

+AO< t/Q/Tzif/ 457:: \\§§ /gf/ '5000m/5 5000 m/s +301 _,x r * -H" **' '7M 2700m/é / L/J

i

I L +20* +10 l l l l

Fill i] H [5] H 1171 H [I'll Fi H Fil [ET [ål HH l'.'.KF

: 0

I 4_

m

2 i A I. , . i TM A i Å Åsa_

2+100 24-200 2+300

Profil södra tunnelmitt

+50-+ 40. e

₃₀

_.

_{-«-_-ø- -/F/}

I// v/ Zii _ ' 4 ** x _\ f -+ '

//

-/>/^_/" 5400 I \

_{,. ä}

-i \ \

_{ä \ 5000m/s I 2%ng}

V \ x

\\ \

+ 20* \ rn/s _{\ \} / l ä* \ \\\\ :x \ .\\\ \\\\\ \\ \\\\ \ \ \\ 13] 1-] H [35:55:31 [51 HSM Mix [3.11 [51111 [21 1111:? ?3.1

5000 m/s I 0 1571-22? rrslizln EI Li 1-1 Li-IJ. + 0 1 i i _. s _ , s. _T_ _-._s _. 0 Nu.. ;_2. .. __s ._._ 0..-._T._____ -s A A A . i. _. A _. v ..A. ___ ._N -ms 2+100 2+200 2+300 2+400 Skala . , 0 50 100m

M=Seismiskt bestamd laghostighetszon i Awansms __l- . .4. ___1

I = Extra sbrutbeton gförstarkning

Berggeologisko UndersökningorAB

Statens Vägm och Trafikinstitut

Kärratunneln, Uddevalla

Geologisk kartering samt

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Sid

Inledning Geologiskwtektonisk prognos Allmänt Resultat

Kartering av utsprängd tunnel

Allmänt Resultat P O N N l -J H F -J DJ

i Jämförelse mellan prognos och utsprängd

tunnel i '

Sammanfattning.

RITNINGSBILAGA.

i Ritning nr 400:82wl

Beteckningar

_

Ritning nr 400:82-2 Geologisk-tektonisk undersökning,

plan

Ritning nr 400:82«3

Prognos och kartering av utsprängd

'tunnel -Ritning nr 400:82-4 Geologisk kartering

l; ./

/

/

Inledning

Pá uppdrag av statens Väg- och Trafikinstitut har BERGAB» Berggeologiska Undersökningar AB utfört en geologisk-tek»

-tonisk kartering i Kärratunneln norr om Uddevalla. Avsik» ten med karteringen var att dokumentera berggrundsförhalu

landena i det aktuella tunnelröret. Vidare avságs att en jämförelse skulle'utföras mellan en av BERGAB tidigare upp-rättad prognos Och nämnda tunnelkartering.

Inledningsvis göres en kort beskrivning av förutsättningar

och utförande av den geologisk-tektoniska prognosen respek-tive karteringen av den utsprängda tunneln;

'geologisk-tektonisk prognos

_AllmänE

Den geologisk-tektoniska prognosen finns redovisad i ett

utlåtande benämnt "Uddevalla kommun. Motorvägstunnlar vid

Kärra, Geologisk-tektonisk undersökning" (BERGAB-Berggeow

,logiska Undersökningar AB 1975*09-22).

.

Till grund för prognosen låg en fältkartering av berggrunw dens sammansättning och tektoniska element. Framkomna data analyserades och en tektonisk modell upprättades. Av den

to-,tala tunnellängden utgöres i tunnelSträckningen ca 45% av

berg i dagen Och 55% av jordtäckt mark.

Inom de jordtäckta delarna bestämdes förmodade zoner med stöd av indikationer i angränsande bergomráden. Detta med»

för att läget på förutsedda zoner i plan kan avvika något

från det verkliga läget. Extrapoleringsavstánd, vinkelförn ändringar på sprickplan etc kan också ge avvikelser. En

exakt bestämning av de tektoniskavzonernas läge, bredd och

intensitet hade krävt kompletterande geofysiska

undersök-ningar och borrundersök-ningar.

Redovisningen av den geolögisk-tektoniska prognosen utfördes

på plan" och profilritningar. Vid beskrivningen av

berg-grundsförhállandena användes ett differentierat system med

angivande av olika K-, L* och Véklasser. Systemet beskrives närmare i det ovan nämnda utlátandet samt framgår av ritning 'nr 400:82-l i föreliggande utlåtande.

Besultât_

Resultatet av den geologisketektoniska prognosen framgår av

ritningarna nr 400:82«2 och 3.'

Berggrunden utgöres av gnejs med inneslutningar av pegmatit

och amfibolit, Tunneln skär ett flertal tektoniska zoner. Av

dessa bedömdes zonerna kring sektionerna 2/275 och 2/390

va-ra de mest intensivt utbildade och orsaka de största stabiw

litetsproblemen vid tunneldrivningen. Övriga zoner förmoda* des ha mindre intensitet. Dock bedömdes.zonerna med skiffrigt

berg (K2) i kombination med viss lermineralisering (L) kunna

innebära nedsatt stabilitet och förorsaka problem vid driv-ningen.

Kartering av utsprängd tunnel

Allmän:

'Karteringen av den utsprängda tunneln har gjorts med samma

beteckningssystem som prognosen, vilket möjliggjort en

di-rekt jämförelse mellan de båda.

Endast den södra väggen har karterats. I takt med drivningen har taket kontinuerligt sprutbetongförstärkts, vilket helt omöjliggjort kartering inom denna del. Karteringen har utv

förts pá avrop av beställaren i tre.omgángar. Inom vissa* sektioner har hela tunneln varit inklädd vid karteringstilln

fällena. För att möjliggöra en jämförelse mellan prognos och

kartering även inom dessa delar har uppgifter om bergkvaliw tetsförhållande så långt som möjligt inhämtats från entrepren

nör och kontrollant. Dessutom har vissa uppgifter inhämtats

från motsvarande tunnelsektioner inom det södra tunnelröret.

Resultat

_mmm-gm

Resultatet av karteringen framgår av ritningarna nr 400:82_3 och -4.

Berggrunden utgöres av gnejs med enstaka inneslutningar av

pegmatit och amfibolit. Tunneln skär ett flertal tektoniska

zoner. Vid karteringstillfällena var tunneln helt inklädd

kring sektionerna 2/275 och 2/350. Sprutbetongförstärkning

hade dessutom påbörjats av avsnittet kring sektion 2/375. Enligt tillgängliga uppgifter uppvisade berget inom dessa delar kraftigt nedsatta stabilitetsegenskaper med sönderu krossat och leromvandlat berg. Inom övriga karterade zoner 'uppvisar berget genomgående lägre grad av sönderkrossning

och mineralomvandling.

Jämförelse mellan prognos ooh kartering av utsprängd tunnel Prognos och kartering har sammanställts på ritning nr

400:82n3.

Tunneln var vid ytkarteringen utsprängdr fram till

sektion 2/108. För denna del av.tunneln gjordes därför ingen prognos över bergstabiliteten.

Berggrunden beStår i tunneln av en slirig, intermediär gnejs. 'Gnejsen är mycket slirig fram till ungefär sektion 2/250.

Mellan 2/250 och 2/450 har gnejsen en mer planskivig utbilda ning. Pegmatit förekommer endast som sliror eller körtlar i gnejsen. Amfibolit uppträder endast i mycket ringa omfattning.

Enligt prognosen skulle tunneln i stort sett drivas vinkelrät.

mot förskiffringsriktningen. Förskiffringens riktning varie»

nr 400:82s4). Tröts att tunneln ställvis gick nästan parallellt

med förskiffringen medförde detta inga stabilitetsproblem.

Detta torde främst bero på den sliriga strukturen. Inom res_

ten av tunneln är överensstämmelsen god mellan den i progno-sen angivna förskiffringsriktningen och den som uppmätts i

tunneln.

Lermineralisering förekommer främst längs förskiffringsplan

nen men förekommer ställvis även i övertvärande sprickor. Resultat från röntgen- och svälltrycksundersökningar fören

ligger ej vid tidpunkten för denna rapport.

Frán västra påslaget fram till sektion 2/165 förutsades i

prognosen att tva.lutande krosszoner med skivig/skiffrigt

berg och med viss lermineralisering skulle skära tunneln'ome

kring sektionerna 2/125 och 2/155. Dessa zoner korsade tun-neln omkring sektionerna 2/125 och 2/160. Inom avsnittet för«

väntades även tre mot sydväst brantstaende zoner med plann- I

parallell uppsprickning (skivigt berg). Dessa zoner återfanns ej i tunneln. Med den riktning som två av zonerna bedömdes ha, NSOOW, förekom dock ett stort antal sprickor i tunneln. Genom att sprickorna skär tunneln under spetsig vinkel har berget

ställvis erhållit en skivig uppsprickning längs tunnelväggen.

Den tredje zonen motsvarades omkring sektion 2/155 i tunneln

av ett avsnitt med blockig utbildning. Blockigheten byggs upp av brantstáende sprickor i NEO-809W och sprickor längs

förskiffringsplanen.

Inom avsnittet sektion 2/165n2/250 förekommer smärre avvikelm

ser mellan prognos och tunnelkartering. Sålunda förekommer 'vid sektion 2/193 en smal zon med delvis sönderkrossad berg

och lermineralisering längs alla slag. Denna zon har ej

för-\

utsagts i prognosen.

Det skiviga berg som förväntats uppträda i två zoner omkring

i°Sektion 2/210 har ej registrerats i tunneln. Inom avsnittet

mellan sektionerna 2/200 och 2/250 uppvisar bergetgod kvalin

Enligt prognosen föräntades dåligt berg i form av kraftig

sönderkrossning och leromvandling uppträda inom avsnittet

2/250-2/285. Vid tidpunkten för tunnelkarteringen var

sprutbetongförstärkning.redan utförd på hela väggen, varför

någon detaljerad jämförelse ej kan göras. Enligt kontrOl-lanten uppstod stabilitetsproblem vid drivningen genom av*

snittet. Omedelbart öster om Sprutbetongförstärkningen fö«

rekom ett mindre parti med blockigt berg samt ett kraftigt

lerslag (lergång) längs gnejsens förskiffringsplan.

Avsnittet med skivigt berg mellan sektionerna 2/300 och 2/317

har ingen motsvarighet i prognosen. Sprickriktningen N7OOW bedömdes vid ytkarteringen inte som någon dominant riktning

,inom detta berggrundsavsnitt.

Inom det sprutbetongförstärkta avsnittet, sektion 2/320w

2/370, saknas uppgifter om bergkvaliteten, varför jämförelse

med prognosen ej kunnat göras.

Mellan sektionerna 2/370 och 2/400 är berggrunden starkt

tektoniserad. Först är berget blockigt inom ett mindre parti.

Därefter är berget delvis helt sönderkrossat med viss lermie neralisering längs sprickytorna (K4/Ll) fram till ungefär

sektion 2/387. Berget är här främst sönderkrossat längs för"

skiffringsplanen._Dessa förhållanden stämmer i stort sett

helt med de i prognosen angivna bergkvaliteterna. Krosszom

nen med skiffrigt leromvandlat berg vid sektion 2/400 i prog«

nosen markerades dock inte som en distinkt zon vid karten

ringen utan intergrerades här i den blockigt uppspruckna zonen. Inom denna dominerade dels sprickor längs gnejsens

förskiffring, dels längs brantstående plan som stryker i

N50*6OOW. Detta framgår'tYdligt i stereogrammet för detta

'avsnitt (se ritning nr 400:82-4).

Från sektion 2/400 och fram till nästa avsnitt med sprutbeu tong, vilket börjar vid sektion 2/436, har berget en blockig utbildning. Berget är söndersprucket längs samma riktningar som tidigare. Inom detta avsnitt är dock berget något mer storblockigt. Det kraftiga lerslaget (lergång) som observe-rades vid sektion 2/415 motsvarar den krosszon som i prog«

Enligt prognosen bedömdes en brantstáende zon med delvis sön-derkrossat berg och lera i flertalet °griCkor korsa tunneln vid sektion 2/440. Med största sannolikhet finns zonen un-der sprutbetongen. Zonen inträffade nämligen'även vid östra

.påslaget för södra tunnelröret° Detta stämmer också enligt

den till prognosen hörande plankartan.

Grundvatteninläckningen har vid karteringstillfällena varit

ringa längs tunnelväggen. Grundvattnet bedömdes i stort sett vara helt avsänkt i berggrunden ovanför tunneln, Berget har

stor permeabilitet, vilket märks särskilt genom att inläck-ningen ökar i tunneln efter regn,

Sammanfattning

Trots att berggrunden längs en stor del av den undersökta

bergtunneln är jordtäckt har en god prognos rörande

berg-förhållandena på tunnelnivá kunnat utföras utan kostsamma

borrningar.

Tyvärr har, vid karteringstillfällena, sprutbetongförstärkta

avsnitt omöjliggjort en detaljerad jämförelse mellanprognos

och verkliga förhållanden.

Göteborg 1976wOS-Zl

BERGAB-Berggeologiska Undersökningar AB

( .. , \ ._fcl

\Iu ååuvmz:ta\"{\ - C. L. \_( " l° " (är: k/-°\

-PLANREDOVISNING

Bergarter

Fin - medelkornig gnejs

Pegmatit

A. A _I . i; * _{A m fl bO( l t} Berggrundsstrukturer Plastisk RuptureH ,\ ._ d

e*

/5/_/ /

á?

deformation

strykning (och stupning av S-yta

strykning och stupning av B-axel

deformation

Lutande slag (bredd SiOcm) ;-Lutande zoner (bredd >iOcm)

skivigt berg (skivornas ,_,4 tjocklek 210cm)

skiffrigt berg (skivornas tjocklek <1O cm)

blockigt berg

(kantlangd 220 cm) __ :_55: i _

delvis sönderkrossat berg ,

/

(kantlangd <20cm) 4////

helt sanderkrossat berg ä

Brantstående slag (bredd '519 cm:

Brantstående zoner

(bredd >10cml

skivigt berg (skivornas tjocklek

.>_: lOcm)

skiftrigt berg (skivornas tjocklek

< (0 cm)

blockigt berg *kantlangd 220 cm)

delvis sonderkrossat berg

(kantlangd *<20 cm)

helt sonderkrossat berg

Sekundarlakt sprickzon markeras ^med tillaggsbeteckningen Sl

gl

PROFlLREDOVlSNlNG

Bergarter Rupturell deformation ( l '

r-r-r

(se planredovisning)

3,10 cm) berg lkantlangd ;2 29 cm) Slag Krosszon (bredd skiwgt berg

skiffrigt berg (skivornas

blockigt delvis helt sonderkrossat lerslag berg (bredd 0. S - 10 cm) lergang (bredd >l0 cm) zon zon med med leromvandling I alla allmän leromvandling (skivornas tjocklek 210 cm) tjocklek 410 cm)

sonderkrossat berg (kantiangdwzfj cm)

slag ( dzo sekundarlakt tillaggsbeteckningen

(::]

Sprut betong

markeras Sl med Vatteninlackning « Redovisning av

sprickriktningar etc.

\

Svagt dropp

Kraftigt dropp- svagt rinnande vatten

Kraftigt rinnande - spolande vatten

Skittrig h'etsplanen s (age

Sprickri ktning

Icke vertikalt slag

Dominant Sprickriktning Lerslag

Tunnelriktning

STATENS VÄG-OCH TRAFIKINSTITUT

KÄRRATUNNELN, UDDEVALLA

GEOLOGISK-TEKTONISK UNDERSÖKNING

BETECKNlNGAR

Beiggecxiog 'ioe'scwmgar AB St Pauligatan 33 A 416 80 GötebOrg Telefon 031-19 69 ?0 RAI A KUNWTR FA'TARB Gummwm 1975"09' 22

'

?Jmsw'wl

( GRANSK

BL

RlTN NR

400182

1

AVLOPP I=RArfoÖW3RDk?F 4 \ v

H

1 A +

7 I »4 l ,[4 /

//

SE RITN. NR 1556 i .

Beteckningar se ritning nr1

STATENS VÄG- OCH TRAFIKINSTITUT

KÄRRATUNNELN, UDDEVALLA GEOLOGISKåTEKTONI'SK UNDERSÖKNING PLAN /T/ 1/ / ///// St Paullgatan 33 A // 8 O 416 60 Göieborg

74/ / Berggeologsko Underso'mmgorAB Te'em" omg 62 20

SKALA ' RITN NR 1: 1000 KONSTR RlT GRANSK - 4 Z FALTARB BL |LH' FE BL GÖTEBORG 1975-09-22 2

Kai

_?TÅ

'

-*

_{:å wfç' . 49:3}

Qä .

'

orm* '1" 'r'. '31' w'. V' ' -Aø.

PR

OF

IL

A-A'

P

R

O

G

N

O

S

+4 0 1+ LO ,.

ST

AT

EN

S

VA

-G

O

C

H

TR

AF

IK

IN

ST

IT

UT

UD

DE

VA

LL

A

:A

RR

AT

UN

NE

LN

EO

LO

GI

S

-.

K

TE

KT

ON

IS

K

UN

DE

RS

ÖK

NI

NG

m . '- .- ' J m 0 + N x | X -J + 4' //l7// I / 1/ / // _/1 '/ / / f/ / p / /// / / I I / / / / / / ,1 /f ' // / / / / / '/ / / / / 7 Å 4 r / l / / F / / 4/ " / / / I /, / /,/ / / / / / / / / / 4 1 / / / / / / / / / / / / / / x/f / / / / / / / / / / 4 V / / "J / /Ã/ / / / / / / / / / / / / / / / / ,// // // // / / / / / / / // , / //' I, /, / / A / ,1, / / v / / // /// / //////// / A1 /// ,/////// / /// / / / /ii/ //z////»///,///// / // / /4 /i// / /,/ _ KA' // // //r /////// // /,./ /^// / / // / /^ ////// , /r,///,/ // /// // /'/// / //,/ /,////// /// \ / / /tl / //A ' / /A 4/ / / / / / / / / . / / / / / / / / / /' Ä ./ / */ / / / /l /7 / / / / / / / / / / /4 A/ / / z / / / / ,w / / f/ / / / / / ,// _/ ,/ / / / / / /// ' /J///////// //////. /d/ 4 / / / / / / / / / ' /////////// r// /// 4 V///////////// // ////// 317 / / / / / / / / ////4 o //////////////// /// / / / / / / / _/ / /,/ // / / / / // / /, //// / / / / / / / /'/ / / //////// ////// /////^ / / / A ,///// / //////,// ////////)//////ø/// i ,///// g ////// / / + 8 1////1 + 0 I F + 0 *I

7 < 8 80:8

_gåä

_{0: N}

_'

6835

419%

E 0

ka- O<1' '..J

ut

2-

Z

(

:3

.- '1

O

92

o få

.3,

9 I

.ni-x J 1 E :9 4! m m' X

3

A

-9

3

é

(5

PA

år

* ä

0

_ä

§2

0: ' 0%

'då

8

0:

g m

'32-< ; LL S.

:4"

O

_H

_:

_.-

_W

I I 0: N § 0' I .

m

9'

I. m

|

0/ .. m 2 I

o*

4

A

G

g

0:

<

så

25

0- . 2, (042)' m: X Zt- LU

2

m

52:2' 5

i u. (D-- O .WS '

-i

m Q :(2 N .xq I N_J

,5

.N :<3 mK

.L

|' x 8 W

.xzz

x;

L' v>§

X3

_42

§23

/F7'\u-'I

4

__|> N71 5:! mf au O > _'\N l'l IM:

I

I 0-X

iñ'l

8

4

MI/N

'-2

:<3:3 'El' m4X N q > :433 >.> > > Nm X.: > > > 0 >

I'll

m

|,|:|

4

_-a

III

TFH-w-*1+*me

.därv-I|w__|

11

F

I|l|:

x»

.- IIII 3

m

x»

|1'|

|'|'| >

|I

|

0_

0 H

_||'-

"

_N

O

1:! >

_\

,m 3

N

_. 'I' x9>

Lu

:I'I §

2

IMI

_

Z

I'll >

g , ml: >

_

3

Wii

'LJ

.._

'I'I

x

_c:

_1:

3

ø-N LZD l .IX : :4 | ;Q 0 x3»g:. |||bd> _:2

§3»

l'l'

\

m

I"

N

2

L: 3

*-

'I

m'

*X_{F_}

> I 2..

_{< :4...} x_J>

o

_z

_II'

:'13

n:

1"

LIJ

V"

O

._

M54

Il 1-'- F

Q

o:

[§14

a

5_

|'II

x

- J

99' 5°dr°

F:_:_:-:-:-åg:_: __:_lle :_:_:_:_3___:_:_:-:_:_:__:___

iEEE'_5:_§:_:_:-:_:_:*:_:_:*:-:_:_:-:_:-::

§32

'-::-:::_ f:_;- gzz%:2%:

x / -n V \ V\ / \

v v

v

v

u

u

vvv

Tv v KLVW v v

vv

u K2

K3L1L1 [

vv K2

L]

M I LHJ M2

- L3 ' V LI V LI V I 2/250 2/200 2/150 . 2/100

Vägg'

H -

e -

1 m I '

- -

v :

a

5-3: _

_ :-:-:-:-"

;LL L2 L/Z Kl-K3 d K3 A Lç \Ll KL K3 dv Kl / L2 K3 V V V V V V . L] Z/LSO 2/400 2/350 2 / 300

STATENS VAG- OCH

TRAFIKINSTITUT

KÄRRATUNNELN, UDDEVALLA

GEOLOGISK KARTERING

b A Szt Pauligatan 33A

i] '^ e -k 416 60 Göteborg

'g Berggeologusko UndersoknxngorAB Te'efm* 031/19 6220

° ' 'r SKALA RITN NR ' 1=500 - *

0 s

.

^

. .

400182

?ÄFTALRBBLJ-AÅML R FE

GRANSK J-AA

. i_ . . GÖTEBORG 1976' 05'21 *

Sektion 2/075-2/150 Sektion 2/150- 2/250 Sektion 2/250-2/350 Sektion 2/ 350-2/450 .v / ÄN ,. x x , 4

/ - ' 4/2» .. T 1"?? Mp»- 1 7. Å. '

Bilaga 6

STATENS GEOTEKNISKA msmur

UTLÅTANDE

sid 1 ( 9)

1976-02-20

VÄGTUNNLAR I UDDEVALLA FÖR VÄG E6

LABORATORIEUNDERSÖKNING AV SVÄLLNINGSBENÄGENHET

Hos BERIGT BERG

INNEHÅLL > ' Sid

Utlåtande 1-4

Beskrivning av utfört ödometerförsök 5 Sammanställning över tolkning av 6

röntgendiffraktoeram

.

Sammanställning över vattenhalt och 7

hygroskopicitet .

Diagram över svällningsbenägenhet och 8 konsolideringsgrad

Sammanställning över undersökningsresultaten 9 UPPDRAG

Pâ uppdrag av Statens väg- och trafikinstitut (VTI),

vägavdelningen, har SGI undersökt 6 st pr0ver av

ler-omvandlat berg från vägtunnlar i Uddevalla, Proverna

som erhölls i dubbla, förslutna plastpåsar var betecknade: l 2/l7l,5 norra pipan, norra väggen SGI-nr 7h 2 2/194 norra pipan, södra väggen " " 75 3 2/575 södra pipan, södra väggen " " 76 4 2/ 25 norra pipan, " " 77 5 2/163 södra pipan, södra väggen "' " 78 6 2/358 södra pipan, södra väggen " " 79

Undersökningens syfte har varit att bestämma provmaterialets

svällningsbenägenhet. Följande analyser har utförts:. Bestämning av vattenhalt samtliga prov

Bestämning av hygroskopicitet: samtliga prov

Röntgendiffraktionanalys: samtliga prov Ödometerförsök: ' prov SGI-nr 77 UPÖRANDE

Bestämning av vattenhalt har tillgå t på konventionellt sätt«genom torkning 2h h i ugn (105 C). Hygroskopiciteten,

dvs halt upptaget vatten i fuktig luft har beräknats genom

Vägning efter H och 8 dygn av de torkade proverna som

fått stå öppet i fuktrum (95% rel. fuktighet).

Bilaga 6

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT sid 2

'Röntgendiffraktionanalys har utförts på uppslammat

material från proverna, vilket fått sedimentera på glasplattor. Endast de finare fraktionerna (silt och ler) har då blivit representerade. Körningen av proven i röntgendiffraktometer har gjorts vid Sveriges

geo-logiska undersökning (SGU), medan tolkningen av

diffraktogrammen utförts vid SGI.

ödometerförsöket på prov nr SGI-77 har utförts enligt

en metod som utvecklats vid Norges tekniska högskola

(Selmer-Olsen & RokOengen, l974). Metoden, som närmare

beskrivs i bilaga 1, innebär att man belastar två

del-prov under 2A timmar med en låg (25kPa), respektive en

hög last (2MPa), varefter man mäter vattenhalten i

del-proverna. Skillnaden i vattenhalt hos delproven är ett

mått på materialets svällningsbenägenhet. Genom att

jämföra dessa vattenhalter med den naturliga får man en uppfattning om hur mycket av sVällningsförmågan

som redan utvecklats i förekomsten. Enligt Selmer-Olsen

& Rokoengen kan ett numeriskt värde på ekvivalent

konsolideringstryck eller "kvarvarande svälltryck" be-räknas grafiskt i ett lin-log-diagram.

RESULTAT

Röntgenanalys

Såsom framgår av sammanställningen över tolkningen av röntgendiffraktogrammen.,'bilaga 2, innehåller de fyra

proverna SGI-75,-77,-78 och SGI-79 svällande lermineral

(smektit). Prov SGI-78 dock endast i låg halt. I samtliga dessa prov förekommer i finfraktionen även andra,

icke-svällande lermineral. Svällningsbenägenheten är därför

sannolikt måttlig i dessa prov; Vattenhalt och hygroskopicitet

Resultaten av mätningarna avarovernas vattenhalt och

hygroskopicitet är sammanställda i bilaga 3. Enligt

en undersökning av Bernhardsson (1973) finns det ett positivt samband mellan ett lerigt bergprovs hygrosko-'

picitet efter 4 dygn och dess svälltryck i ödometer.

Enligt dessa undersökningar-skulle hygroskopiciteten hos prov SGI-77 motsvara ett svälltryck mätt i ödometer

av 500-500 kPa och hos övriga prov 0-300 kPa. Sådant

svälltryck bestämt i ödometer tar emellertid inte hänsyn till redan naturligt utvecklad svällning, varför prov SGI-77 utvaldes för speciella ödometerförsök

("NTH-metoden").

Bilaga 6 STATENS GEOTEKNlSKA INSTITUT ' Sid 3

Ödometerförsök ("NTH-metoden")

Prov SGI-77 befanns med denna metod ha en medelhög

potentiell svällningsbenägenhet (w25 - w2°° = 12,5%) och

*en medelhög konsolideringsgrad (100 kPa), se bilaga 4.

Detta innebär att provmaterialet har en icke oansenlig

förmåga att svälla vid tillgång till vatten, men att

det redan naturligt i viss utsträckning har expanderat.

Det svälltryck som kan uppkomma vid tillgång på vatten och helt förhindrad volymsutvidgning bedöms uppgå till

ca 100 kPa. ' SAMMANFATTNING

Av de sex erhållna proverna innehåller tre sVällande

lermineral i betydelsefull omfattning, nämligen proverna

SGI-75, SGI-77 och SGI-79, se sammanställning, bilaga 5.

Av värdena på hygroskopiciteten att döma kan man miss-tänka att maximala svälltrycket vid förhindrad utvidgning

och fri vattentillgång skulle kunna uppgå till 0-300 kPa

för SGI-75 och SGI-79 samt 500-500 kPa för SGI-77. Ett

speciellt ödometerförsök visade att de senare provet redan expanderat naturligt, varför maximalt svälltryck reducerats till 100 kPa. Med hänsyn till de två övriga

provernas höga naturliga vattenhalt i förhållande till

hygroskopiciteten, bör deras maximala svälltryck ha reducerats i motsvarande mån.

-De angivna svälltryckvärdena kan användas för bedömning

av förstärkningsbehov, men hänsyn måste då även tagas

till följande förhållanden:

o Provens reproducerbarhet_i förekomsten

o Förekomst av ytterligare svällningsvolym (som

ned-sätter svälltrycket ytterligare)

0 Geometriska förhållanden

o Risk för utglidning eller urvaskningw

o Huruvida provens vid 301 bestämda vattenhalt överens-stämmer med den naturliga i förekomsterna.

Om hänsyn enbart behöver tagas till materialets sväll-ningsbenägenhet, kan nämnas att Selmer-Olsen & Rokoengen

(1974) anger att mindre lerzoner, vars material har

svällningsegenskaper såsom prov SGI-77, inte brukar för-stärkas i Norge.

Bilaga 6

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT

Sid 4

REFERENSER

Bernhardsson, H (1975): Lerzoner i berganläggningar. Ödometerförsök på prov av svällande lera från

Göteborgs-området. (Geologiska institutionen, Chalmers tekniska högskola/Göteborgs Universitet). Opublicerad rapport. Delvis även redovisad.i:'

Ahlberg, P & Lundgren, T (197U): Lerzoner i berganlägg-ningar. Geologiska förundersökningar och klassificering

av leromvandlat berg. (Statens geotekniska institut) Interna Rapporter, No.9.

Selmer-Olsen, R & Rokoengen, K (1974): About swelling

tests and stability of Clay zones in hard rock. (5rd

Congr. of the Intern. Soc. for Rock Mech., Denver

sept. 1974), Adv. in Rock Mech.

Linköping 1976-02'20

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT

Forsknings- och konsultationsavdelning C,

?w

Per Ahlberg ' *7-"

Tom Lundgren

Bilaga 6

STATENS GEOTEKNISM INSTITUT .

_ -31d 5

Beskrivning-av.utförd bestämning av svällnings-benägenhet och konsolideringsgrad.

Proverna rördes om till en jämn smet med tillsats

av dest. vatten. Större partiklar plockades bort.

Vid montering i ödometern hade provet för 25 kPa_ belastning en vattenhalt av 36,9 % ooh provet för

_2000 kPa belastning en vattenhalt av'BHQO %.

Proverna monterades klockan 8 på morgonen den 5/2;

Belastningen påfördes stegvis och hela lasten var_

pålagd vid ll-tiden. ' '

Ödometrarna lästes av 5/2 klockan 17; 6/2 klockan 8

och klockan l5oo.

Mellan klockan 15 den 5/2 och klockan 8 den 6/2 var krypningen ca 15/100 mm och mellan klockan 8 och 15 den 6 var den 1/100 mm. Eftersom totalsättningen var

3 respektive 6 mm ansågs sättningen vara aVslutad och

proverna demonterades.

Efter försöket befanns w25 vara 26,16 % och W2°°°vara

13,87 %.

Vattenhalterna bestämdes på delar av proven som inte rimligtvis kunnat suga vatten under demonteringen.

Bilaga 6_ STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT sid 6

TOLKNING AV RÖNTGENDIFFRAKTOGRAM

Prov SGI-74 Finfraktionen domineras av illit (hydro-glimmer) och kvarts. Något klorit

före-kommer.

SGI-75 Finfraktionen innehåller klorit,smektit och illit i ungefär lika proportioner.

Även något kvarts förekommer.

SGI-76 Finfraktionen innehåller huvudsakligen

klorit.

SGI-77 Finfraktionen innehåller illit, klorit,u

smektit och kvarts i ungefär lika propor-tioner.

SGI-78 Finfraktionen innehåller illit, klorit

och kvarts samt spår av smektit.

SGI-79

Finfraktionen innehåller klorit och smektit

samt spår av kvarts och illit. Klorit synes överväga.

4

Bilaga 6

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT. ' > sid 7

SammanStällning av provens.vattenhalt ochhygroskopicitet

PrOv _ , Vattenhalt < hygrosköpicitet (95%re1.fukt.)

nr Wn % 1 efter 4 dygn % efter 8 dygn %.

SGI-74

V ' ' 16

2,6

5,2

SGI-75

16

'5,5 '

n 6,0

SGI-76

12

4,5'

5,u

SGI-77

22

8,2

-9,7

SGI-78

_ _

8

2,u,

2,8

SG1579

. .15»

3,5._

.4,1

H m e o a r . o M C 2T E 'r VTI MEDDELANDE 49

V T I M E D D E L A N D E 4 9

B

E

L

A

S

T

N

/

N

G

_5000

1000

1000 530 200 100 20 10

VA'T'TE N HA LT

i MH;

PMçdelhögg ; V_

- kçnsoiiåefi

'Medelhög f

FfTsväIIhiñêäf 0"*

20

30

SVÃLLNINGSBEHÃGENHET 00"

l . . 6. I i ; r 3 2, W'li*å.imfl ?Mi

. . ?If ,. -ñgsgrad, örmåga

« 0,'

%

_ujumo

₎

S T A T E N S G E O T E K N I S K A IN ST IT UT B i l a g a 6 s i d ' 8

SAMMANSTÃLLNING ÖVER UNDERSÖKNINGSRESULTATEN Mineral i finfraktion

Dominanta Subdominanta

Prov nr Sektion

'VTI SGI Naturlig_Vattenhalt Hygroskopicitet_{4 dygn ' 8 dygn} Bedömd_potentiell

V T I M E D D E L A N D E 49 % % % _{svällförmåga} 7U

75

76

77

78

79

2/175,5 2/194 2/575 2/M25

2/16;

2/558 Illit, kvarts Klorit, smektit W illit Klorit

Illit,

klorit, smektit; kvarts Illit, klorit, kvarts Klorit3 smektit Klorit Kvarts (Smektit) (Kvarts, illit) 16

16

12 22 15

2,6

5,5

4,3

2,4

5,5

5,2

ST AT EN S G E O T E K N I S K A IN ST IT UT B i l a g a 6 s i d 9