Varia
432
Slänters beteende
Slutrapport
Elvin Ottosson Lars Johansson
November 1994
Statens geotekniska institut
Swedish Geotechnical Institute
S-581 93 Linköping, Sweden Tel. 013-11 51 00, Int. +46 13 11 51 00 Fax. 013-13 16 96, Int +46 13 13 16 96
ISSN 1100-6692
432
Slänters beteende
Slutrapport
Elvin Ottosson Lars Johansson
November 1994
SLÄNTERS BETEENDE
Parameterstudie i naturlig lerslänt som underlag för skredvarning
Slutrapport
1994-11-17
Elvin Ottosson Lars Johansson
BFR Proj.nr: 89402-6 Dnr. (SGI): 1-516/89
94-11-17 1 INNEHÅLLSFÖRTECKNING
1. Sammanfattning... 4
2. Syfte/bakgrund ... 5
3. Beskrivning av försöksslänt ... 6
3.1 Topografi ... 6
3 .2 Geologi ... 7
3.3 Jordlagerföljder ochjordartsförhållanden ... 7
3.4 Odränerad skjuvhållfasthet ... 8
3. 5 Utförda undersökningar ... 10
3. 5. I Undersökningar i detta projekt ... I 0 3.5.2 Tidigare utförda undersökningar ... 10
4. Beräkningar. ... 11
4. 1 Tidigare beräkningar med klassisk metod ... 11
4.2 Beräkningar med avancerade numeriska beräkningsmetoder ... 11
4. 3 Nya beräkningar med klassisk metod ... 11
5. Instrumentering ... 12
5. 1 Tidigare instrumentering ... 12
5.2 Ny instrumentering ... 12
5.2.1 Syftet med utökad instrumentering ... 12
5.2.2 Kompletteringar av tidigare instrumentering ... 12
6. Tryckbank/erosionsskydd ... 17
7. Mätresultat ... 18
7. 1 Horisontalrörelser ... 18
7. 1. 1 Instrumenteringsläge A ... 18
7.1.2 Instrumenteringsläge B ... 19
7.1.3 Instrumenteringsläge C ... 20
7. 2 Vertikalrörelser ... 21
7.3 Porvattentryck ... 21
7. 3. 1 Instrumenteringsläge A ... 21
7. 3. 2 Instrumenteringsläge B ... 22
7.3.3 Instrumenteringsläge C ... 22
7.4 Horisontaltryck ... 23
7. 4. 1 Instrumenteringsläge A ... 23
7.4.2 Instrumenteringsläge C ... 23
7. 5 Vattenytenivå i älven ... 24
8. Jämförelser ... 25
8.1 Instrumenteringsläge A ... 25
8.2 Instrumenteringsläge B ... 25
8.3 Instrumenteringsläge C ... 26
9. Slutsatser ... 27
9.1 Utvärdering av använda typer av givare ... 27
9.2 Jämförelser av förutsägelser och uppmätt släntbeteende ... 27
9.3 Utvärdering av använt mätsystem ... 27
9.2 Rekommendationer ... 28
9.3 Fortsättning... 28
10. Referenser ... 29
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 2
BILAGOR
1. Planritning med inlagd sektion 2. Sektionsritningar
3. Resultat från CPT -utvärderingar 4. Resultat från dilatometerförsök 5. Resultat från rutinförsök 6. Resultat från CRS-försök
7. Järnrörelse förkonsolideringstryck och vertikaltryck
8. Resultat från tidigare utförd stabilitetsberäkning med klassisk metod 9. Resultat från stabilitetsberäkning med avancerad numerisk metod (FLAC) 10. Redovisning av värden på ingångsparametrar till FLAC
11. Resultat från ny stabilitetsberäkning med klassisk metod 12. Planritning utvisande instrumenteringslägen
13. Sektionsritning utvisande givarplacering 14. Givarplacering i plan
15. Horisontalrörelse som funktion av tid (instrumenteringsläge A)
16. Horisontalrörelse som funktion av tid (instrumenteringsläge A) - justerat startdatum 17. Horisontalrörelse som funktion av djup (instrumenteringsläge A)
18. Horisontalrörelse som funktion av tid (instrumenteringsläge B) 19. Horisontalrörelse som funktion av djup (instrumenteringsläge B)
20. Horisontalrörelse som funktion av tid (instrumenteringsläge B) - tidigare övervaknings- projekt och nuvarande FoU-projekt
21. Horisontalrörelse som funktion av tid (instrumenteringsläge C)
22. Horisontalrörelse som funktion av tid (instrumenteringsläge C) - justerat startdatum 23. Horisontalrörelse som funktion av djup (instrumenteringsläge C)
24. Vertikalrörelser som funktion av tid (instrumenteringsläge A och C) 25. Porvattentryck som funktion av tid (instrumenteringsläge A)
26. Porvattentryck som funktion av tid (instrumenteringsläge B) - tidigare övervaknings- projekt och nuvarnade FoU-projekt
27. Porvattentryck som funktion av tid (instrumenteringsläge B) 28. Porvattentryck som funktion av tid (instrumenteringsläge C) 29. Horisontaltryck som funktion av tid (instrumenteringsläge A) 30. Horisontaltryck som funktion av tid (instrumenteringsläge C) 31. Förändring av vattennivå i älven som funktion av tid
32. Järnrörelse porvattentryck/horisontalrörelse (Nivå +6,0) som funktion av tid (instrumen
teringsläge A)
33. Jämförelse porvattentryck/horisontaltryck/horisontalrörelse (Nivå -1, 0) som funktion av tid (instrumenteringsläge A).
34. Jämförelse porvattentryck/horisontalrörelse (Nivå -5,5) som funktion av tid (instrumen
teringsläge A)
35. Jämförelse porvattentryck/horisontaltryck/horisontalrörelse (Nivå -10, 0) som funktion av tid (instrumenteringsläge A)
36. Jämförelse porvattentryck/horisontalrörelse (Nivå -14,0) som funktion av tid (instrumen
teringsläge A)
37. Jämförelse porvattentryck/horisontalrörelse (Nivå -20 resp -23) som funktion av tid (instrumenteringsläge A)
38. Porvattentrycksprofil (instrumenteringsläge A) 39. Jordtrycksprofil (instrumenteringsläge A)
40. Jämförelse porvattentryck/horisontalrörelse (Nivå -6, -7 resp -8) som funktion av tid (instrumenteringsläge B)
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 4
1. SAMMANFATTNING
Dagens kunskaper om vad som händer inuti en slänt före skred och i själva skredögonblicket är begränsade. Brist på kunskaper om Iarmnivåer gör det svårt att utforma pålitliga och väl fungerande varningssystem. Föreliggande projekt har syftat till att öka kunskapen och för
ståelsen för hur ansträngda slänter fungerar. Projektet har samfinansierats av Byggforsknings
rådet, forskningsanslag 89402-6, och SGI.
En försöksslänt med låg säkerhet mot brott har instrumenterats med inklinometrar, portrycks
och jordtrycksmätare samt sättningsmätare. Försöksslänten - en slänt mot Örekilsälven - är belägen i Munkedals kommun, K viström Södra. Mätningarna har skett kontinuerligt under cirka 18 månader med hjälp av ett automatiskt mätsystem.
Uppmätta parametervärden och variationer i mätvärdena har sinsemellan jämförts. Mät
resultaten har också jämförts med resultatet från stabilitetsberäkningar och beräkningar med avancerade numeriska metoder (FLAC).
Analysen av parametervärden visar att inklinometerresultat förefaller vara de mätresultat som tydligast och snabbast ger indikationer på förändringar i släntens beteende.
Beräkningen med klassisk metod och FLAC-beräkningar visar på en samstämmighet vad gäller läget för det mest ansträngda området i slänten. Mätningarna visar dock att rörelser
förekommer på betydligt större djup än vad som kunde förväntas utifrån beräkningsresultaten.
Det genomförda projektet har inte givit svar på lämpliga Iarmnivåer. För att ge underlag till lämpliga larmnivåer måste mätningar utföras i ytterligare ett antal slänter och en samlad analys genomföras.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 5
2. SYFTE/BAKGRUND
För att man med hjälp av övervaknings- eller skredvarningssystem skall kunna avgöra när risken för skred i en slänt är överhängande, krävs kunskaper om bl a sambandet mellan
spänningar och deformationer vid låga säkerhetsnivåer. Dagens kunskaper om vad som händer inuti en naturlig slänt före skred och i själva skredögonblicket är tyvärr begränsade. Brist på kunskaper om larmnivåer gör det svårt att utforma pålitliga och väl fungerande varnings
system. Det enda sättet att öka kunskaperna är att mäta i naturliga slänter med låg beräknad säkerhet mot brott. Utvecklingen inom datorteknik och elektronik har medfört att det idag ges möjlighet att kontinuerligt mäta en mängd olika parametrar som kan ge information om en slänts status, samt att lagra och bearbeta en stor mängd mätresultat.
Föreliggande projekt, Slänters beteende, har syftat till att öka kunskapen och förståelsen för hur ansträngda naturliga slänter fungerar och vilka mekanismer som styr utvecklingen av ett skredbrott. Syftet med projektet har varit att utföra mätningar av "skredparametrar" i en naturlig slänt under tillräckligt lång tid för att kunna se om, och i så fall hur, parametrarna beror på yttre förutsättningar. Mätning av "skredparametrar" under långa sammanhängande perioder är vitalt för att öka erfarenhetsbanken över slänters beteende, vilket kan ge de
nödvändiga förutsättningarna för utformning av pålitliga skredvarningssystem med tillhörande larmnivåer.
Genom att rikligt instrumentera en utvald slänt har olika parametrar, vertikal- och horisontal
deformationer, porvattentryck och horisontaltryck, mätts under cirka 18 månader. Uppmätta parametervärden har sinsemellan jämförts i syfte att bl a bedöma vilka parametrar som bäst beskriver en ansträngd slänt.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 6
3. BESKRIVNING AV FÖRSÖKSSLÄNT
Figur 3.1 Försöksslänten är belägen i Munkedals kommun, Kviström Södra.
3.1 Topografi
Släntens topografi framgår schematiskt av Figur 3.2 och av sektionsritning (Bilaga 2).
---~~1 __________~--~--
TIONSJ oRrr---,
+Q
0
LERA
ELLER BERG
Figur 3.2 Försöksslänt - schematisk figur över topografin.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 7
Slänten lutar relativt brant ned mot Örekilsälven. På ömse sidor om den aktuella slänten är marken något flackare. Vid älvkanten ligger nivån på cirka ±0 och på ett avstånd av cirka 40 m från älven (i jämnhöjd med huset) är marknivån omrking + 13. Därifrån utbreder sig ett något flackare område, som sträcker sig fram till järnvägen, där marknivån är omkring+ 17. Bortom järnvägen från sektionen räknat är marken förhållandevis plan till ett avstånd av cirka 140 m
från älven, där ett höjdparti med berg i dagen tar vid, och marknivån stiger kraftigt.
På motstående sida om Örekilsälven från den aktuella sektionen räknat finns ett höjdparti med relativt kraftigt stigande marknivå. Då och då har mindre, lokala utglidgningar observerats.
3.2 Geologi
Örekilsälvens dalgång låg efter landisens avsmältning helt under havsytan. På den dåvarande havsbottnen avsattes framförallt lera. Genom landhöjningen kom dalgången successivt att höjas över havsytan och få sitt nuvarande utseende genom att älvens rinnande vatten eroderade tidigare avsatta jordlager samt transporterade materialet, varefter detta på nytt avlagrades och bildade älvsediment. Dessa utgörs av mer eller mindre leriga silt- och sandlager, som avsattes i älvens mynningsområde och ställvis i älvfåran.
Genom den pågående landhöjningen har älvens erosionsbas, som motsvarar havsytans nivå, hela tiden sänkts. Därigenom har älven eroderat sig ned genom och omlagrat såväl havs
sediment som tidigare avsatta älvsediment.
3.3 Jordlagerföljder och jordartsförhållanden
Jordlagerföljden framgår schematiskt av Figur 3 .2 och av sektionsritning, Bilaga 2. Överst i jordlagerföljden finns friktionsjord, som utgörs av sandiga och siltiga älvsediment. I dessa före
kommer såväl växtdelar som grus- och lerskikt. Under friktionsjorden finns halvfast till fast lera avsatt i havet. Leran innehåller skal och skalrester och kan ställvis vara siltig, framförallt i de allra översta delarna. Leran, som är 40-60 m tjock, underlagras av morän eller berg.
Friktionsjordens mäktighet varierar kraftigt i den aktuella sektionen. Närmast älven är tjock
leken cirka 1 m, medan den mitt i slänten ökat till 4 å 5 m. Vid släntkrönet är mäktigheten drygt 8 m.
Den naturliga vattenkvoten i leran har uppmätts till 40-60 % och konflytgränsen till 50-70 %, Figur 3.3.
Skrymdensiteten för friktionsjorden kan antas till p = 1, 9
a
2, 0 t/m3 och för kohesionsjorden till p = 1, 7 å 1,8 t/m3, Figur 3.3.Sensitiviteten, bestämd med konmetoden, varierar mellan 7 och 30, varför leran kan betraktas som mellansensitivitet, Figur 3.4.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 8
Fast botten (morän eller berg) vid sondering har vid älvkanten bestämts till nivån -36,9. I höjd med släntkrön har fast botten vid sondering bestämts till nivån -46,0.
Vattenkvot(%)
0 20 40 60 80 100 10
8 6 4 2 0 -2 -4
0 ~
;;i..
... -6
<
-8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22
0,5 1 1,5 2
Densitet (t!m
3)Figur 3.3 Sammanställning av naturlig vattenkvot, konflytgräns och densitet.
3.4 Odränerad skjuvhållfasthet
En sammanställning av den odränerade skjuvhållfastheten (korrigerad med avseende på kon
flytgränsen enligt SGI Info nr. 3) bestämd med vingförsök, konförsök samt utvärderat från kompressionsförsök (CRS-försök) via empiri, liksom från CPT-sonderingar visas i Figur 3 .4.
Resultat från utförda CPT-sonderingar redovisas i Bilaga 3. Den odränerade skjuvhållfast
heten tillväxer med cirka 1,4 kPa per meter. För nivåer ovan cirka nivån ±0 kan en konstant odränerad skjuvhållfasthet av 40 kPa antas, vilket motsvarar övergången mellan kohesionsjord
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 9
och friktionsjord. Det är med ledning av resultat från tidigare undersökningar längs älven rimligt att anta en lägre skjuvhållfasthet för sedimenten närmast under älvfäran. Inga skjuvhåll
fasthetsbestämningar har dock gjorts under älvfäran i detta projekt.
Dränerade hållfasthetsparametrar för leran har inte bestämts. Från empiri kan antas en inre friktionsvinkel av
<f>' =
30° och en kohesion av c'=
0, l · -rfu, vilket skulle innebära en kohesion av c'=4-6 å 7 kPa (Larsson, 1977).Inga hållfasthetsbestämningar har gjorts för den överlagrande friktionsjorden. Erfarenhets
mässigt kan dock antas en inre friktionsvinkel av
<f>'=
30° å 35°, vilket bekräftats av utförda CPT-sonderingar.Odränerad
skjuvhållf asthet (kPa)
0 20 40 60 80 100 10
- t - - - ' - - t - - - ' - - t - - - ' - - + - - - ' - - + - - . . . . L . . - - - l8 6 4 2 0 -2 -4
-6
- . - Konförsök-8
- x -Vingförsök0 ~
.a -10
- .. - Sensitivitet (kon)< -12
--CPT11 CRS - empiri
-14 -16
I
•
-18
-20 •
I-22
-24 -26 -28
-3 0
- t - - - r - - + - - - - r - - + - - - . - - 4 - - ~ - - l0 20 40 60 80
Sensitivitet
Figur 3.4 Sammanställning av odränerad skjuvhållfasthet (korrigerad med avseende på konflytgränsen enligt SG/ Info nr. 3) och sensitivitet.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
10 94-11-17
3.5 Utförda undersökningar
3.5.1 Undersökningar i detta projekt
I detta projekt har CPT-sonderingar utförts i fyra punkter, SI-S4 (Bilaga 3), dilatometer
försök i två punkter, SI och S3 (Bilaga 4), vingförsök i två punkter, SI och S4, kolvborr
provtagning i en punkt, SI, samt skruvprovtagning i tre punkter, S2-S4. Läget för borrpunkter och provtagningspunkter framgår av planritning i Bilaga I och sektionsritning i Bilaga 2.
På laboratorium har rutinförsök utförts på de upptagna jord proverna (Bilaga 5), liksom kompressionsförsök, CRS-försök, på fyra nivåer (Bilaga 6). Resultatet från CRS-försöken tillsammans med utvärderade resultat från CPT-sonderingama har legat till grund för att bedöma konsolideringstillståndet i lerprofilen, se Bilaga 7, där resultatenjämförs med en beräknad in-situ spänningsprofil. Av Bilaga 7 framgår att leran är överkonsoliderad för cirka 50-100 kPa. Överkonsolideringen avtar med avståndet från älven.
3.5.2 Tidigare utförda undersökningar
Två tidigare geotekniska undersökningar har utförts i den aktuella sektionen (rapporter från BohusGeo daterade 871027 respektive 910325). Vid den första av dessa utfördes tryck
sondering i en punkt (punkt nr 13). Vid den senare undersökningen utfördes trycksondering i tre punkter (punkt nr 102, 103 och 104), kolvborrprovtagning i en punkt (punkt nr 104), vingförsök i en punkt (punkt nr 104). Läget för provtagnings- och sonderingspunkter visas i
Bilaga I och Bilaga 2. ·
Rutinförsök har utförts på de upptagna jordproverna (Bilaga 5) samt kompressionsförsök, CRS-försök, på fem nivåer (Bilaga 6).
Resultaten från tidigare utförda undersökningar vad det gäller odränerad skjuvhållfasthet, skrymdensitet, konflytgräns etc har lagts in tillsammans med resultaten från undersökningar utförda i detta projekt. De samlade resultaten har legat till grund för de bedömningar som gjorts.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-5 I 9-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 11
4. BERÄKNINGAR
4.1 Tidigare beräkningar med klassisk metod
Statens geotekniska institut (SGI) har tidigare utfört en stabilitetsutredning med förslag till förstärkningsåtgärder för ett större område länges Örekilsälven, i vilken den nu utvalda sektionen har ingåttt (SGI Diarienr 2-436/86). Beräkningarna utfördes enligt klassisk teori1 med datorprogrammet SSTAB. Enbart totalspänningsanalys (c-analys) utfördes, och den beräknade säkerhetsfaktorn mot brott för den mest kritiska glidytan redovisas som Fc=0,95.
Vid beräkningen har, med ledning av tidigare närliggande undersökningar, hänsyn tagits till att skjuvhållfastheten under älvfåran sannolikt är lägre än på land. Beräkningsförutsättningar och resultat redovisas i Bilaga 8.
4.2 Beräkningar med avancerade numeriska beräkningsmetoder
En beräkning har i detta projekt utförts med datorprogrammet FLAC, som är baserat på Finita Differensmetoden. Det mest ansträngda området bestämt med FLAC, överensstämmer i stort med läget för den kritiska glidytan bestämd med SST AB. Det från FLAC erhållna beräknings
resultatet redovisas i Bilaga 9.
Ingångsparametrarna till FLAC-programmet har bestämts med utgångspunkt från det samlade resultatet från samtliga utförda geotekniska undersökningar. En del parametrar (bl a defor
mationsmoduler) har bestämts med hjälp av empiriska samband, se Larsson och Mulabdic (1991). De ingångsparametrama som använts redovisas i Bilaga 10.
4.3 Nya beräkningar med klassisk metod
En ny stabilitetsberäkning enligt klassisk teori1 har utförts för den aktuella sektionen med datorprogrammet SLOPE/W. En lägre skjuvhållfasthet närmast under älvfåran har antagits.
Såväl totalspänningsanalys (c-analys) som kombinerad analys har utförts. Beräknings
förutsättningar och resultat redovisas i Bilaga 11.
1Beräkningar enligt klassisk teori innebär att jorden antas vara ett idealplastiskt material. Detta antagande leder till att brottlasten är oberoende av såväl deformationer före brott som de som inträffar efter det att brott
tillståndet nåtts. Skjuvhållfastheten kan därmed mobiliseras fullt ut längs hela den kritiska glidytan oberoende av vilka deformationer som krävs för att denna samverkan mellan olika material längs glidytan skall kunna utvecklas.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
12 94-11-17
5. INSTRUMENTERING 5.1 Tidigare instrumentering
Eftersom den tidigare utförda stabilitetsutredningen (SGI Diarienr 2-436/86) visade på en låg säkerhet mot brott, installerades under juni 1991 ett automatiskt övervakningssystem (Instru
menteringsläge B), bestående av två porvattentrycksmätare av typ BAT på nivåerna -7,0 och -11,0 samt inklinometergivare på sammanlagt 12 nivåer. Samtliga givare placerades i en och samma mätstation, instrumenteringsläge B, belägen i princip mitt i slänten, mitt emellan borrpunkterna 104 och S 1 ( eller tidigare 102). Tidigare instrumentering framgår av Bilaga 12 och Bilaga 13.
5.2 Ny instrumentering
5.2.1 Syftet med utökad instrumentering
Instrumenteringen i slänten kompletterades med givare såväl i släntens passivzon, instrumen
teringsläge C, som i släntens aktivzon, instrumenteringsläge A. Allmänt förväntas att horison
taltrycken bör öka i passivzonen av en skredkropp och möjligen minska i aktivzonen. Vidare kan förväntas att marknivån kommer att sjunka i skredområdets aktivzon, medan marken kan förväntas häva sig i passivzonen, åtminstone vid ett rotationsskred. När det gäller porvatten
trycksutvecklingen vid ett förestående skred, antas att porvattentrycken stiger i aktivzonen Gämför med porvattentrycksutvecklingen vid aktiva brott i triaxialförsök).
Den tidigare instrumenteringen är placerad i princip mitt i den utifrån stabilitetsberäkningarna antagna skredkroppen, möjligtvis med en liten förskjutning in i passivzonen.
Tidigare instrumentering tillsammans med de kompletteringar som gjorts har gett en möjlighet att följa tidsutvecklingen av parametrar som kan vara relevanta i ett släntövervakningssystem.
Målet med den samlade instrumenteringen har varit att dels kunna bedöma vilka parametrar som skall mätas, dvs vilka parametrar som bedöms ge den mest pålitliga indikationen på att ett skred är nära förestående, dels att kunna utgöra underlag för rekommendationer på lämpliga givarplaceringar.
5.2.2 Kompletteringar av tidigare instrumentering
Vid instrumenteringsläge C installerades ett inklinometerrör med 15 givare, porvattentrycks
mätare på sex nivåer samt jordtrycksdosor (horisontaltrycksgivare) på fyra nivåer. Vid instru
menteringsläge A installerades ett inklinometerrör med 15 givare, porvattentrycksmätare på sex nivåer samt jordtrycksdosor (horisontaltrycksgivare) på två nivåer. Därutöver installerades en automatisk sättningsmätare i instrumenteringsläge A och en i instrumenteringsläge C. För att kontinuerligt bestämma vattennivån i älven, placerades en porvattentrycksgivare också på älvbotten. Läget i plan och djup för de olika mätarna och givarna framgår av Bilaga 12, Bilaga
13 och Bilaga 14. Installationsnivåerna för mätarna och givarna bestämdes med ledning av resultaten från utförda stabilitetsberäkningar, se Figur 5. 1.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
---
---- ----
94-11-17 13
+
17,0
A B CS I
+o 0
~ INKLINOMETER
~-20
• PORTRYCKSGIVARE
0 JORDTRYCKSDOSA
1 AUTOMATISK SÅTTNINGSMÅTARE
~-40
Figur 5.1 Givarplacering och kritiska glidytor.
Porvattentrycksmätare
Porvattentrycksmätare av typ BAT med stationär givare har genomgående använts. Givarna har ett mätområde av antingen 0-300 kPa eller 0-600 kPa beroende på vilket porvattentryck som förväntades på de olika mätnivåerna. Givarnas mätnoggrannhet är cirka 0, 1 kPa, eller cirka 1 cm vattenpelare.
Sättningsmätare
Sättningsmätaren mäter rörelseskillnaden mellan en fast punkt på djupet och önskad mätnivå, som kan vara markytan eller annan godtycklig nivå på vilken sättningsmätaren installeras. Den fasta punkten på djupet består av en jordskruv som förbinds med mäthuset på mätnivån med stålstänger som löper fritt inuti en plastslang ..Mäthuset rör sig vid sättning eller hävning av jorden på mätnivån, varvid stålstängerna påverkar en linjär potentiometer i mäthuset. Jord
skruven har installerats på nivån -25 i såväl instrumenteringsläge A som C. Givarna har ett mätområde av 0-50 mm respektive 0-100 mm och en mätnoggrannhet av cirka 0,01 mm.
Sättningsmätarna installerades på ett djup av cirka 1 m under markytan. De isolerades för att inte påverkas av tjälrörelser.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
14 94-11-17
Jordtrycksdosa/Horisontaltrycksgivare
En speciell typ av "spadliknande" jordtrycksdosa (horisontaltrycksgivare) användes i projektet.
Utseende och mått framgår schematiskt av Figur 5.2.
Figur 5.2 Jordtrycksdosa/horisontaltrycksgivare - schematisk bild.
Lutningsgivare (inklinometer)
Vid instrumenteringen användes fast installerade inklinometrar, typ Allard. Samtliga inklinometrar i varje instrumenteringsläge har installerats i ett och samma inklinometerrör.
Mätnoggrannheten för inklinometergivaren är 0,05 mm/m.
En manuell inklinometermätning (nollmätning) utfördes innan de fasta givarna installerades i rören.
Automatiskt mätsystem
SGI:s automatiska, fjärrkontrollerade mätsystem, Möller och Åhnberg (1992) och Möller ( 1991 ), har använts för insamling och en första presentation av mätdata. Mätsystemet har utprovats och utvecklats under lång tid vid SGI och är uppbyggt enligt följande krav
specifikation:
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 15
• Mätsystemet skall inte blockeras även om vi~sa delar av systemet av någon anledning faller bort.
• Analog-digitalomvandlingen skall ske så nära givarna som möjligt.
• Rimlig digital upplösning (minst 12 bitar).
• Uppbyggnad av systemet skall ske i moduler.
• Systemet skall vara lätt att underhålla.
• Givarna skall vara lätt utbytbara.
• Givarna skall ge en enhetlig elektrisk utsignal.
Det fjärrkontrollerade mätsystemet består av följande delar:
• Mätdator
• Mätstationer
• Mätvärdesgivare
Mätdatorn, en kompatibel PC-dator av enklaste slag, placeras på mätplatsen. Datorn innehåller mätprogram med olika möjligheter:
• Mätning och lagring av data med antingen förutbestämda tidsintervall eller tidsintervall som styrs av tidigare uppmätta parametervärden.
• Utskrivning av mätta värden på printer.
• Rutiner för kalibrering av mätvärdesgivare som ingår i mätsystemet.
• Alarmfunktion med larm som utlöses vid förutbestämda mätvärdesnivåer.
Mätdatorn är också försedd med ett telefonmodem, vilket möjliggör överföring av mätdata och utlösande av larm till andra enheter som är anslutna till Telias kabelnät eller mobilt telefon
system. Larm kan alltså automatiskt slås till t ex personsökare eller alarmcentral.
Mätstationen är en enhet som omvandlar den elektriska mätsignalen till digital form som överförs till mätdatom. Till varje mätstation kan upp till 16 givare anslutas. Maximalt 128 mät
stationer kan samtidigt vara kopplade till en och samma mätdator.
Mätvärdesgivarna har beskrivits ovan. Förutsättningen för att en typ av mätvärdesgivare skall kunna användas är att de kan lämna en elektrisk utsignal som via en överföringsfunktion beskriver den mätta storheten.
Det använda övervakningssystemet visas schematiskt i Figur 5.3.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
16 94-11-17
LARM ÖVER TELENÄTET MOTTAGARDATOR
TILL T.EX. LARMCENTRAL MÄMTAR OATA
PERSONSÖKARE ELLER FRÅN MÄTSTATION
SKRIVARE
HUYUDMÄTSTATION
OATOR NORMALT
TELEFON• MODEM
BATTERI NÄTDRIFT
I \ I \ I \
I \
I \
I \
r.!., r \ ... .,
I I I I
'-in-i1 ½-n,-l
MÄTSTATIONER
Figur 5.3 Schematisk bild av det använda automatiska, fjärrkontrollerade övervakningssystemet av typ SGI.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 17
6. TRYCKBANK/EROSIONSSKYDD
Den tidigare utförda stabilitetsutredningen (SGI Dnr 2-436/86) mynnade ut i olika förslag till förstärkningsåtgärder för olika sektioner längs Örekilsälven. För den i detta projekt aktuella sektionen föreslogs dels anläggande av en tryckbank/ett erosionsskydd vid släntfot, dels en avschaktning vid släntkrön. Tryckbanken/erosionsskyddet anlades under sommaren 1994, med start i mitten av juni. Arbetet avslutades i slutet av augusti. Tryckbankens/erosionsskyddets utsträckning framgår av Figur 6 .1.
+
17,0
0
LERA
ELLER BERG
Figur 6.1 Tryckbankenslerosionsskyddets utsträckning i sektion F-F.
Under tiden arbetet med tryckbanken/erosionsskyddet pågick var det nödvändigt att ha mätstationen vid instrumenteringsläge C avstängd från 940615. Tryckbanken/erosionsskyddet anlades med en maximal höjd av cirka 3 m över ursprunglig marknivå i området som omfattas av instrumenteringen. Alla rör och kablar behövde således förlängas. När givarna och
mätstationen återigen kopplades in 940820 visade det sig att flera givare slutat fungera, t ex var bara en portrycksgivare i funktion. Några av inklinometergivarna hade påverkats på ett sådant sätt att de gav orimliga mätvärden.
Den beräknade säkerhetsfaktorn enligt klassisk teori efter det att tryckbanken/erosionsskyddet anlagts ökade med 14 % till Fe= 1,09 för korta glidytor respektive med 4 % till Fe= 1,06 för långa glidytor.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 18
7. MÄTRESULTAT 7.1 Horisontalrörelser
Lutningsförändringen har mätts med inklinometrar av typ Allard på olika djup under markytan i tre instrumenteringslägen, placerade i släntens aktivzon (instrumenteringsläge A), släntens mellanzon (instrumenteringsläge B) och släntens passivzon (instrumenteringsläge C). I instrumenteringsläge A och C har den nedersta inklinometern placerats på en nivå som motsvarar fast botten. I instrumenteringsläge B fanns inklinometrar installerade sedan det tidigare övervakningsprojektet. Nivån för den nedersta inklinometern i instrumenteringsläge B motsvarar inte fast botten.
Ett sätt att utvärdera mätningar av lutningsförändringar är, att beräkna honsontalförskjut
ningen på varje mätnivå genom att integrera lutningsförändringarna från en punkt på djupet, där rörelserna antas vara obefintliga eller mycket små. Om absoluta horisontalförskjutningar skall beräknas, är det därför viktigt att den nedersta inklinometern är installerad tillräckligt djupt och ej påverkas av någon lutning/rörelse.
Vid installationen av inklinometrar finns två olika typer av installationseffekter, dels en anpassning av inklinometerröret till omgivande jord, dels en anpassning som sker mellan
inklinometrarna och inklinometerröret. Mätprincipen bygger på att inklinometerröret skall häfta vid jorden och följa med den i dess rörelser. Därför skall inklinometerrören installeras en tid innan mätningarna börjar, helst någon/några månader, för att så långt som möjligt eliminera risken för störningar på mätresultaten. D~ första 2-4 veckornas mätresultat anses generellt inte vara rättvisande, beroende på installationseffekter, t ex olika typer av inspänningsfenomen mellan inklinometer och inklinometerrör. Slutsatsen att sådana installationseffekter finns kan dras efter erfarenheter från flera olika mätobjekt. Bäst syns effekterna om de beräknade rörelserna plottas som funktion av tiden, där ofta en relativt stor beräknad rörelse, som kan förklaras med installationseffekter, kan noteras de första veckorna efter installationen av inklinometrarna.
Vid instrumenteringen i den nu aktuella slänten, installerades inklinometerrören i .februari 1993 och mätningarna påbörjades i mitten av maj 1993, varför inverkan på mätresultaten av instal
lationseffekterna från rörens anpassning till omgivande jord bör vara obetydliga, medan viss inverkan på mätresultaten beroende på t ex inspänningseffekter mellan inklinometer och inklinometerrör inte kan uteslutas.
7.1.1 lnstrumenteringsläge A
Beräknade rörelser som funktion av tiden för' hela mätperioden (930519-941026) redovisas i Bilaga 15. Det förefaller som om installationseffekter från inklinometrarnas anpassning till inklinometerröret pågår under 4-5 veckors tid. Därför har startdatum för integreringen av horisontalrörelserna i instrumenteringsläge A flyttats fram och valts till 930625. Det nya startdatumet (nollmätningsdatum) har valts med utgångspunkt från mätresultatet och kan skilja sig mellan olika inklinometerrör. Beräknade rörelser som funktion av tiden vid justerat
startdatum redovisas i Bilaga 16 och som funktion av djupet i Bilaga 17. Mätsystemet har varit ur funktion vid sammanlagt två tillfällen under mätperioden, vilket markerats med streckade linjer i diagrammen i bilagorna. ·
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
19 94-11-17
De beräknade rörelserna för den nedersta inklinometern (installationsnivå -46) var mycket små, helt inom noggrannheten för använd typ av givare. Därför kan slutsatsen dras att inklinometer
röret installerats till fast botten och att integreringen av de uppmätta lutningsförändringama till horisontalrörelser ej innefattar något mätfel beroende på nollpunktsförskjutning.
I övrigt visade de beräknade rörelserna ett enhetligt mönster med en rätlinjig tillväxt med tiden fram till april/maj 1994, då rörelserna började avta. I början av juni var rörelseökningen mycket liten. I mitten/slutet av juni anlades en tryckbank och ett erosionssk:ydd längs älvkanten.
Effekten av detta syns tydligt i diagrammet i Bilaga 16. Med tanke på den storajordvolym som är i rörelse i förhållande till tryckbankens/erosionssk:yddets volym, är det något förvånande att rörelserna inte enbart avstannade, utan att även tillbakagående rörelser uppmätts, dvs rörelser bort från älven. De uppmätta tillbakagående rörelserna är störst närmast markytan ( cirka 3-4 mm) och avtar sedan successivt med djupet. På den lägsta nivån, som motsvarar fast botten, har ingen förändring i rörelserna noterats. I början av augusti ändrades rörelseriktningen gradvis och rörelser mot älven uppmättes igen för alla nivåer utom den näst lägsta (nivå -33).
7.1.2 lnstrumenteringsläge 8
I instrumenteringsläge B var rörelserna under mätperioden i detta projekt (930519-941026) små, betydligt mindre än vad som uppmätts både i instrumenteringsläge A och C, se Bilaga 18 som visar de beräknade rörelserna som funktion av tiden och Bilaga 19 som visar beräknade rörelser som funktion av nivå. Några installationseffekter kan inte noteras och inte heller förväntas eftersom instrumenteringen utfördes redan 1991. Mätsystemet har varit ur funktion under sammanlagt två tillfällen under mätperioden, vilket i diagrammen har markerats med streckade li_njer. Rörelserna på den ytligast belägna mätnivån (nivå-I) ökade i mitten av november 1993. För övriga mätnivåer har ett enhetligt rörelsemönster uppmätts.
Effekten av tryckbanken/erosionsskyddet, som anlades i mitten av juni, syns tydligt genom en tillbakagående rörelse i likhet med de rörelser som uppmätts i instrumenteringsläge A och C.
Rörelserna var störst vid markytan och avtog sedan successivt med djupet. Den tillbakagående rörelsen avstannade i mitten av juni, varefter rörelser mot älven på nytt uppmättes. Den
nedersta inklinometern är inte installerad vid fast botten, vilket framgår av att effekten av tryckbanken/ erosionssk:yddet syns även på denna nivå. Tendensen att de ytligast belägna inklinometrarna (nivå -1 och nivå -3) visade en högre rörelsehastighet kvarstår.
I Bilaga 20 har beräknade rörelser redovisats som funktion av tiden sedan mätningar inleddes i instrumenteringsläge B, dvs från 910520 till 941026. Två olika generationer mätsystem har använts. De värden som uppmätts med en äldre typ av system, visar en större spridning.
Elektroniken i mätstationerna är temperaturkänslig. I det nyare systemet finns värmeaggregat som håller temperaturen konstant omkring 20 °C i mätstationen, medan temperaturen kunde variera relativt kraftigt i de äldre systemen, vilket ledde till en större spridning i mätresultatet.
Från 930519 har ett nyare mätsystem använts, varför också spridningen i mätresultat är betydligt mindre, vilket framgår tydligt av Bilaga 20.
Vad som är intressant att notera är, att de beräknade rörelserna under de första 3
a
4 veckorna var stora, varefter en lägre rörelsehastighet kunde noteras, särskilt för de djupast belägna mätnivåerna. Rörelseökningen var sedan konstant fram till januari/februari 1992, varefter
rörelserna avstannade och en tillbakagående rörelse, dvs från älven, kunde noteras. I juli 1992 uppmättes återigen rörelser mot älven med ungefär samma hastighet som före perioden med tillbakagående rörelser. Rörelserna avstannade återigen i januari/februari 1993, och en tillbaka-
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 20
gående rörelse uppmättes. Strax efter tiden för den utökade instrumenteringen och då det nya mätsystemet togs i drift, i juni/juli 1993, avstannade den tillbakagående rörelsen, och rörelser mot älven kunde återigen noteras. Indikationer på tillbakagående rörelser kan ses med början i april/maj 1994, även om effekterna av att tryckbanken/erosionsskyddet anlades är domine
rande. Det förefaller som om det skulle finnas en årstidsvariation i rörelsemönstret, där perioderna med tillbakagående rörelser, rörelser från älven, återkommer varje år under
mars/april månad under de tre år mätperioden omfattat. De tillbakagående rörelserna avstannar under juni/juli månad varje år under den samlade mätperioden.
Mätresultatet från den totala mätperioden pekar på att installationseffekterna från inklino
metrarnas anpassning till rören kan fortsätta så lång tid som några månader.
7.1.3 lnstrumenteringsläge C
Beräknade rörelser som funktion av tiden för hela mätperioden (930519-941026) redovisas i Bilaga 21. Inklinometrarnas anpassning till röret har bedömts pågå under cirka två veckor, varför startdatum för integreringen av horisontalrörelserna i instrumenteringsläge C flyttats fram och valts till 930601. Det nya startdatumet (nollmätningsdatum) har valts med
utgångspunkt från mätresultatet och kan skilja sig mellan olika inklinometerrör. Beräknade rörelser som funktion av tiden vid justerat startdatum redovisas i Bilaga 22 och som funktion av djupet i Bilaga 23. Mätsystemet har varit ur funktion vid sammanlagt två tillfällen under mätperioden (930519-941026). Mätstationen i instrumenteringsläge C stängdes av under tiden tryckbanken/erosionsskyddet vid älvkanten anlades. Tider då mätresultat ej erhålllits har markerats med streckade linjer i diagrammen i bilagorna.
De beräknade rörelserna för den nedersta inklinometern (installationsnivå -37,5) var mycket små, helt inom noggrannheten för använd typ av givare. Därför kan slutsatsen dras att inkli
nometerröret installerats till fast botten och att integreringen av de uppmätta lutningsför
ändringarna till horisontalrörelser inte innefattar något mätfel beroende på nollpunktsför
skjutning.
I övrigt visade de beräknade rörelserna, i likhet med resultatet från instrumenteringsläge A, ett enhetligt mönster med en rätlinjig tillväxt med tiden fram till februari/mars månad 1994, då rörelserna började avta. Därefter har något tillbakagående rörelser uppmätts fram tills dess att tryckbanken/erosionsskyddet anlades i mitten/slutet av juni. Effekten av detta syns tydligt i diagrammet i Bilaga 22. Liknande rörelsemönster som i instrumenteringsläge A och B med relativt sett stora tillbakagående rörelser har noterats. De uppmätta tillbakagående rörelserna var i princip lika stora på samtliga nivåer. På den lägsta nivån, som motsvarar fast botten, har ingen förändring i rörelserna noterats. Efter att d,e tillbakagående rörelserna avstannat ( augusti/
september 1994), har rörelserna i princip ej föräridrats. Storleken på de beräknade rörelserna i instrumenteringsläge C var mindre än i instrumenteringsläge A.
De djupast belägna inklinometrarna påverkades under arbetet med tryckbanken/erosions
skyddet. Det gäller nivåerna -22, -26, -30 och -37,5. De registrerade lutningsförändringarna på de två nedersta nivåerna (-30 respektive -37,5) visade sig vara helt orimliga. Innan tryck
banken/erosionsskyddet anlades var de uppmätta rörelserna på nivån -37,5 mycket små och på nivån -30 relativt små. Eftersom värden på lutningsförändringarna behövs på alla nivåer för att horisontalförskjutningarna skall kunna beräknas, .har antagits att de två nederst belägna
nivåerna inte har påverkats av tryckbanken/erosibnsskyddet. Detta torde vara helt riktigt för den inklinometer som är installerad vid fast bott~n (nivå -37,5), medan detta angreppssätt
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 21
sannolikt inte är helt korrekt vad det gäller inklin.ometern på nivån -30. De registrerade lutningsförändringarna på nivåerna -22 och -26 borde sannolikt också justeras för att en helt rättvis bild av de beräknade horisontalförskjutningarna skall erhållas. Det är dock mycket svårt att veta i vilken utsträckning en sådan justering skall ske, varför ingen korrektion av
mätvärdena utförts. Resultatet blir, att de beräknade horisontalförskjutningarna för de överliggande nivåerna eventuellt blir för små,: eftersom rörelsen på varje nivå beräknas som summan av rörelserna i denna nivå och i de underliggande nivåerna.
7.2 Vertikalrörelser
Vertikalrörelser har mätts med automatiska sättnningsmätare i släntens aktivzon (instrumen
teringsläge A) och släntens passivzon (instrumenteringsläge C). Under mätperioden (930619- 941026) har givaren i sättningsmätaren i instrumenteringsläge C under några korta perioder slutat fungera på grund av att vatten trängt in i mäthuset och förorsakat kortslutning. Mäthuset har varit installerad under grundvattennivån. Därutöver har mätsystemet varit ur funktion vid två tillfällen under mätperioden.
I Bilaga 24 redovisas uppmätta vertikalrörelser som funktion av tiden. Tider då mätvärden ej har erhållits har markerats med streckade linjer i diagrammet i bilagan. Mätvärdena pekar på att markytan har sjunkit i såväl instrumenteringsläge A som C. Givaren vid instrumenteringsläge C monterades så att maximalt utslag för hävning skulle erhållas. Eftersom markytan satt sig också i läge C, har givarens mätområde överskridits, varvid givaren ommonterats så att tillräckligt stort utslag erhållits också för sättningar. Efter ommontering av givaren har mätningarna kunnat fortsätta.
Effekterna av tryckbanken/erosionsskyddet syns tydligt vid instrumenteringsläge C, där en kraftig sättningsrörelse noterats i samband med att mätningarna återupptogs efter arbetets slut.
7.3 Porvattentryck
Porvattentrycket har uppmätts i släntens aktivzon (instrumenteringsläge A), släntens mellanzon (instrumenteringsläge B) och släntens passivzon (instrumenteringsläge C). Porvattentrycks
mätare av typ BAT med en fast installerad mätkropp i varje mätspets har använts. De uppmätta värdena på porvattentrycket har påverkats av förändringar i lufttrycket. Därför har alla värden korrigerats fullt ut med avseende på de lufttrycksförändringar som registrerats. Troligtvis är inte detta helt korrekt. På de ytligast belägna mätnivåerna torde förändringar i lufttrycket slå igenom fullt ut, medan det inte är sannolikt att så sker på de nedre mätnivåerna. Det kan dessutom förväntas att det är en viss fördröjning i tid mellan förändringar i lufttrycket och genomslag i mätvärden. Hänsyn till detta har dock inte tagits vid utvärderingen av mätdata.
7.3.1 lnstrumenteringsläge A
Uppmätta portryck som funktion av tiden redovisas i Bilaga 25. Mätsystemet har varit ur drift, varvid mätvärden ej erhållits, vid sammanlagt två tillfällen under mätperioden (930519-
941026), vilket markerats med streckade linjer i diagrammet i bilagan.
Vid några tillfällen har troligen gas trängt in i mätspetsens vattenkammare, vilket lett till att ett ökat tryck uppmätts, se t ex nivåerna -23 och -1. De första gångerna detta inträffade, gjordes
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 22
inte bedömningen att portrycksökningen berodde på felaktigheter i portrycksspetsen. Istället intensifierades avläsningsfrekvensen för att hitta indikationer på att släntens stabilitetsför
hållanden skulle ha förändrats. När några ytterligare indikationer inte kunde noteras (tex ett förändrat rörelsemönster) sögs portrycksspetsama ur och återfylldes med avluftat vatten, varefter portrycket stabiliserades på ursprunglig nivå. Ökning av portrycket som bedömts bero på gasinträngning i portrycksspetsamas vattenkammare med efterföljande avluftning har markerats med punktstreckade linjer i diagrammen i Bilaga 25.
I övrigt har endast mycket små förändringar i portrycket uppmätts under mätperioden.
7.3.2 lnstrumenteringsläge B
Porvattentrycksmätare har varit placerade på två nivåer sedan övervakningen startade 910520.
Uppmätt portryck som funktion av tiden för den totala mätperioden (910520-941026) redo
visas i Bilaga 26 och för mätperioden under FoU-projektet (930519-941026) i Bilaga 27.
Innan FoU-projektet startade upphörde portrycksgivaren på nivån -11 att fungera i november 1993. Givaren byttes ut i samband med att instrumenteringen utökades med instrumenterings
läge A och C. Mätsystemet har varit ur drift vid sammanlagt tre tillfällen under mätperioden omfattande övervakningsuppdraget (910520-930515) samt sammanlagt två tillfällen under mätperioden omfattande FoU-projektet (930519-941026), varvid mätvärden ej har erhållits, vilket markerats med streckade linjer i diagrammen i bilagorna.
Mycket små förändringar i porvattentrycket kan noteras under mätperioden. I maj/juni 1994 gjordes, med ledning av mätvärden från instrumenteringsläge A och C, en bedömning att de porvattentrycksvärden som uppmättes på nivån .:.7 inte var helt korrekta. Efter översyn och justering av portrycksspets (avluftning) och givare, erhölls korrekta mätvärden, värden som
också överensstämde med mätresultaten från instrumenteringsläge A och C.
7.3.3 lnstrumenteringsläge C
Uppmätta porvattentryck som funktion av tiden redovisas i Bilaga 28. Mätsystemet har varit ur drift vid sammanlagt två tillfällen under mätperioden (930519 - 941026), liksom i samband med att tryckbanken/erosionsskyddet anlades (juni - augusti 1994), varvid mätvärden ej erhållits, vilket markerats med streckade linjer i diagrammet i bilagan.
Små variationer i porvattentrycket har uppmätts under mätperioden. För att förebygga problem med gasinträngning i mätspetsamas vattenkammare (jämför beskrivningen för instrumen
teringsläge A), har portrycksspetsama sugits ur och återfyllts med avluftat vatten vid tecken på en ökning av registrerat värde på porvattentrycket. Detta har inte särskilt noterats i diagram
met i bilagan, men kan noteras för nivåerna -37,3, -18 och -10,5 i slutet av maj 1994. I samband med att tryckbanken/erosionsskyddet anlades vid älvkanten i mitten av juni 1994 upphörde samtliga portrycksmätare utom en (nivå -10,5) att fungera. En ökning av portrycket på nivån -10,5 kunde noteras efter färdigställandet av tryckbanken/erosionsskyddet. En rimlighetskontroll kan utföras genom att anta att belastningen sker under odränerade
förhållanden, varvid hela lastökningen på grund av tryckbanken/erosionsskyddet skall tas upp som en ökning av portrycket. En överslagsberäkning, där lastspridning enligt 2: I-metoden har antagits, visar på att en portrycksökning av ungefär 15-20 kPa kan förväntas. Den uppmätta ökningen av portrycket motsvarar cirka 12 kPa.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 23 7.4 Horisontaltryck
i
Horisontaltryck har mätts med jordtrycksdosor på två nivåer i instrumenteringsläge A och fyra nivåer i instrumenteringsläge C. I instrumenteringsläge B har ingen mätning av horisontaltryck utförts.
Eftersom jordtrycksdosor mäter totaltryck, har portrycksgivare installerats på samma nivåer som jordtrycksdosorna, så att rådande effektivtryck skall kunna beräknas. De uppmätta värdena på horisontaltrycken har påverkats av portrycket på mätnivån, vilket innebär att uppmätta värden på horisontaltrycket också har påverkats av förändringar i lufttrycket. Därför har alla värden korrigerats fullt ut med avseende på de lufttrycksförändringar som registrerats.
Troligtvis är inte detta helt korrekt. På de ytltgast belägna mätnivåerna torde förändringar i lufttrycket slå igenom fullt ut, medan det inte är sannolikt att så sker på de nedre mätnivåerna.
Det kan dessutom förväntas att det är en viss fördröjning i tid mellan förändringar i lufttrycket och genomslag i mätvärden. Hänsyn till detta har dock inte tagits vid utvärderingen av
mätdata.
7.4.1 lnstrumenteringsläge A
Uppmätta horisontaltryck (korrigerade för registrerade lufttrycksförändringar), redovisas i Bilaga 29. Mätvärden har inte kunnat erhållas under sammanlagt två tillfällen under mät
perioden (930519-941026), vilket markerats med streckade linjer i diagrammet i bilagan.
Små förändringar av horisontaltrycken kunde noteras under mätperioden. På samtliga
mätnivåer har horisontaltrycken sjunkit något, med som mest 5-10 kPa. Sannolikt beror detta på lokalt förhöjda initiala portryck som uppstått vid installationen av jordtrycksdosorna.
7.4.2 lnstrumenteringsläge C
Uppmätta horisontaltryck (korrigerade för registrerade lufttrycksförändringar), redovisas i Bilaga 30. Mätvärden har inte kunnat erhållas under sammanlagt två tillfällen under mät
perioden (930519-941026), vilket markerats med streckade linjer i diagrammet i bilagan.
Små förändringar av horisontaltrycken kunde noteras under mätperioden. På samtliga
mätnivåer har horisontal trycken sjunkit något, med som mest 5-10 kPa. Sannolikt beror detta på lokalt förhöjda initiala portryck som uppstått vid installationen av jordtrycksdosorna. En ökning av jordtrycken kunde noteras efter färdigställandet av tryckbanken/erosionsskyddet. En rimlighetskontroll kan utföras genom att anta att belastningen sker under odränerade för
hållanden, varvid hela lastökningen på grund av tryckbanken/erosionsskyddet skall tas upp som en ökning av portrycket. Hela tryckökningen skall då registreras av jordtrycksdosorna. En överslagsberäkning, där lastspridning enligt 2: I-metoden har antagits, visar på att en ökning av det totala horisontaltrycket ( egentligen en portrycksökning) av ungefär 15-20 kPa kan
förväntas. Den uppmätta ökningen av horisontaltrycket motsvarar cirka 10 kPa.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 24
7.5 Vattenytenivå i älven
Förändringar i vattenytenivån i älven har uppmätts med en portrycksgivare placerad på älvbotten. Resultatet redovisas som portryck som funktion av tiden i Bilaga 31 ( 1 kPa
motsvarar 10 cm vattenpelare). Portrycksvärdena har korrigerats för förändringar i lufttrycket, som direkt påverkar mätresultatet.
Relativt stora förändringar i vattenytenivån i älven har tidvis uppmätts, vilket tyder på stor inverkan vid t ex vindkantring och uppressning av havsvatten i älvmynningen som bromsar utflödet.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 25
8. JÄMFÖRELSER
Instrumenteringen har utförts på ett sådant sätt att olika typer av givare har installerats på samma mätnivåer för att kunna jämföra mätresultaten. På vissa mätnivåer har jordtrycksdosa, portrycksgivare och inklinometer installerats och på vissa portrycksgivare och inklinometer. På några mätnivåer har enbart inklinometrar installerats.
8.1 lnstrumenterinqsläqe A
Jämförelser mellan resultat från olika typer av givare redovisas i Bilaga 32-Bilaga 37. Perioder då mätvärden ej erhållits har markerats med streckade linjer i diagrammen i bilagorna.
Generellt kan konstateras att relativt stora horisontalrörelser har uppmätts, rörelser som inte har någon motsvarighet i förändringar av andra parametrar (tex portryck eller jordtryck).
Detta tyder på att installationseffekter på grund av inklinometrarnas anpassning till rören kan pågå under upp till några månader.
Effekten av att tryckbanken/erosionsskyddet anlades vid älvkanten kan noteras på inklino
metermätningarna. Indikationer på en ökning av porvattentrycket kan noteras på enstaka mätnivåer, men effekten är inte entydig.
I Bilaga 38 redovisas en portrycksprofil med vars hjälp grundvattenytans läge kan uppskattas till cirka cirka 2 m under markytan. I Bilaga 3 9 jämförs uppmätta värden på jordtrycket med vertikalspänningar beräknade med utgångspunkt från densitetsbestämningar vid rutinunder
sökningen på upptagna jordprover. Det förefaller som om den nederst belägna jordtrycks
dosan inte ger korrekta mätvärden. Detta kan bero på en mängd olika faktorer. Genom att jämföra beräknade vertikalspänningar med uppmätta horisontalspänningar (för den översta jordtrycksdosan) kan ett Ko-värde på cirka 1 uppskattas.
8.2 lnstrumenteringsläge B
Jämförelser mellan resultat från olika typer av givare redovisas för mätperioden som omfattar FoU-projektet (930519-941026) i Bilaga 40-Bilaga 41 och för den totala mätperioden, dvs övervakningsprojekt och FoU-projekt (910520-941026), i Bilaga 42-Bilaga 43. Perioder då mätvärden ej erhållits har markerats med streckade linjer i diagrammen i bilagorna.
De uppmätta rörelserna var mycket små under mätperioden som omfattar FoU-projektet (930519-941026). I princip låg de uppmätta rörelserna inom felmarginalen för vald typ av inklinometer. Inga signifikanta förändringar i portrycket har heller uppmätts.
Under första delen av mätperioden som omfattar övervakningsprojektet har ett liknande rörelsemönster som i instrumenteringsläge A och B noterats, dvs relativt stora rörelser som inte motsvarats av någon förändring i uppmätt värde på portrycket.
Effekten av att tryckbanken/erosionsskyddet anlades vid älvkanten kunde noteras på inklino
metermätningarna, men inte på portrycket.
I Bilaga 44 redovisas en portrycksprofil med vars hjälp grundvattenytans läge kan uppskattas till cirka 3 m under markytan.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 26
8.3 lnstrumenteringsläge C
Jämförelser mellan resultat från olika typer av givare redovisas i Bilaga 45 - Bilaga 49.
Perioder då mätvärqen ej erhållits har markerats med streckade linjer i diagrammen i bilagorna.
När det gäller horisontaltryck, kunde förändringar på grund av att tryckbanken/erosions
skyddet anlades noteras på samtliga nivåer på vilka mätning utförts, om än små förändringar på de lägst belägna mätnivåerna. På nivåerna -30 respektive -32,2 (Bilaga 48) kan ingen rättvis jämförelse mellan rörelse och jordtryck göras, eftersom en korrigering av de uppmätta värdena
på lutningsförändringarna behövde utföras, se vidare avsnittet om rörelser.
Rörelserna fram tills dess att tryckbanken/erosionsskyddet lades ut uppvisade samma mönster som i mätstation A, dvs relativt stora rörelser som inte hade någon motsvarighet i förändringar i portryck eller horisontaltryck. Detta kan tolkas som att installationseffekterna från inklinome
trarnas anpassning till inklinometerröret kan pågå upp till några månader. Efter det att tryck
banken/erosionsskyddet lagts ut kunde tydliga förändringar ses i rörelserna, som också motsvarades av förändringar i horisontaltrycken.
Endast en portrycksgivare (på nivån -10,5) visade sig fungera efter att tryckbanken/erosions
skyddet färdigställts. En jämförelse mellan rörelse, horisontaltryck och portryck på denna nivå (Bilaga 46) visar samstämmighet. Överslagsberäkningar vad det gäller horisontaltryck och por
tryck (jämför motsvarande avsnitt) visar att uppmätta förändringar är rimliga.
I Bilaga 50 redovisas en portrycksprofil med vars hjälp grundvattenytans läge kan uppskattas vara belägen i markytan. I Bilaga 51 jämförs uppmätta värden på jordtrycket med
vertikalspänningar beräknade med utgångspunkt från densitetsbestämningar vid rutinunder
sökningen på upptagna jordprover. Genom att jämföra beräknade vertikalspänningar med uppmätta horisontalspänningar kan ett Ko-värde på cirka 1 bestämmas.
En jämförelse mellan förändringar i uppmätt vattennivå i älven och rörelsemönstret uppmätt med inklinometrarna (Bilaga 52) visar på en samstämmighet. En höjning respektive sänkning av vattennivån i älven har motsvarats av en förändring i rörelsehastigheterna.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 27
9.SLUTSATSER
9.1 Utvärdering av använda typer av givare
En jämförelse mellan samtliga i FoU-projektet använda typer av givare visar att inklinometern förefaller vara den typ av givare som är både mest pålitlig vid långtidsmätningar och som dessutom tydligast och snabbast ger indikation på att släntens beteende förändras. Det är dock viktigt att inklinometerröret installeras så djupt, att rörelserna i botten kan förväntas vara försumbara. Dessutom måste olika installationseffekter, såväl mellan inklinometerrör och omgivande jord som mellan inklinometer och inklinometerrör, tas i beaktan. Mätningarna i detta projekt pekar på att installationseffekter på grund av anpassning av inklinometer till inklinometerrör kan påverka mätresultaten under en tid av upp till några månader.
Portrycksgivarna som använts i projektet har visat sig behöva underhållas (avlutning och åter
fyllning med avluftat vatten) med jämna mellanrum. Det har varit svårt, för att inte säga omöjligt, att tolka huruvida en registrerad förhöjning av porvattentrycket är verklig eller om den beror på problem med t ex gas som trängt in i mätspetsen. Det förefaller som om risken för felbedömningar är överhängande med ett övervakningssystem baserat på i huvudsak portrycks
mätningar.
Mätresultaten från jordtrycksdosorna har inte gett några indikationer på att förhållandena i slänten skulle ha förändrats under mätperioden annat än i instrumenteringsläge C efter färdigställandet av tryckbanken/erosionsskyddet. Utslaget var dock litet, och behöver inte nödvändigtvis tolkas som att släntens beteende förändrats, om inte andra typer av givare (t ex inklinometer) givit ett tydligare utslag.
De automatiska sättningsmätarna har inte givit mätresultat som kunnat tolkas på ett entydigt sätt.
9.2 Jämförelser av förutsägelser och uppmätt släntbeteende
Beräkningar med klassisk metod och avancerade' numeriska beräkningsmetoder (FLAC) har visat på en samstämmighet vad det gäller läget för det mest ansträngda området i slänten.
Mätningarna visar dock att rörelser förekommer på betydligt större djup än vad som kan förväntas utifrån såväl den klassiska beräkningen som FLAC-beräkningen visade.
FLAC-beräkningen visade att markytan vid instrumenteringsläge C (närmast älven) skulle häva sig och vid instrumenteringsläge A (närmast huset) sätta sig. Mätningarna visar dock att markytan sätter sig såväl vid instrumenteringsläge A som C.
9.3 Utvärdering av använt mätsystem
Det använda automatiska, fjärrkontrollerade mätsystemet av typ SGI som använts i projektet har visat sig fungera bra med hög tillförlitlighet och driftsäkerhet vid långtidsmätningar.
Slänters beteende SGJ Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
28 94-11-17
9.2 Rekommendationer
Det genomförda projektet pekar på att inklinometermätningar med fast installerade
inklinometrar anslutna till ett automatiskt övervakningssystem är den idag mest lämpliga typen av övervakningssystem för slänter.
Viktigast är att mäta förändringar i rörelsehastighet och förändringar i rörelsemönster.
9.3 Fortsättning
Det genomförda projektet har inte kunnat ge svar på lämpliga larmnivåer. För att kunna bedöma lämpliga larmnivåer måste mätning ske under längre tid i ytterligare ett antal slänter med låg beräknad säkerhet mot brott samt i slänter som går till brott. Mätningarna i den i detta projekt aktuella slänten har inte visat några tecken på ett nära förestående skred. Däremot kan kryprörelser förväntas med tanke på den låga beräknade säkerheten mot brott.
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
94-11-17 29
10. REFERENSER
Dunnicliff, J, 1988: Geotechnical Instrumentationfor Monitoring Field Perjormance, JohnWiley & Sons Inc., New York, ISBN 0-471-09614-8.
Hanna, T H, 1985: Field Instrumentation in Geotechnical Engineering, Trans. Tech.
Publications, Germany, ISBN 0-87849-054-X.
Larsson, R, 1977: Basic Behaviour ojScandinavian Sofi Clays, Statens geotekniska institut, Rapport No. 4, Linköping.
Larsson, R m fl, 1984: Utvärdering av skjuvhålljasthet i kohesionsjord, Statens geotekniska institut, Information 3, Linköping.
Larsson, R, och Mulabdic, M, 1991: Shear Moduli in Scandinavian Clays - Measurements oj Initial Shear Modulus with Seismic Cones, Empirical Correlations for the Initial Shear Modulus in Clay, Statens geotekniska institut, Rapport No. 40, Linköping.
Möller, B m fl, 1989: Experience oja ComputerisedMonitoringSystemfor Lands/ides, Proc.
Conf. on Geotechnical Instrumentation in Civil Engineering Projects, Nottingham, april, 1989.
Möller, B och Åhnberg, H, 1992: Övervakningssystem - Släntbeteende - Skredinitiering - Resultat från ett fullskaleförsök i Norrköping, Statens geotekniska institut, Rapport No. 41, Linköping.
RankkR, K _m
fil
1989: Mätning av spänningar och deformationer i slänter, IV A Skredkommi~j.onen, •!Rapport 1 :89, Linköping .
. ..
Slänters beteende SGI Dnr: 1-519-89 BFR Projnr: 89402-6
BILAGA
11
MUNKEDAL
Slönters b te eende
Statens geot k .
581 93 LI~KÖ~\~tstitut
Telefon•0! 3
1: 3000
