Bassalt utskovsdamm. Bakgrund. Bassalt kraftverk togs i drift Består av kraftverk och kröndamm samt. Utskovsdamm (regleringsdamm).

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Bassalt utskovsdamm. Bakgrund. Bassalt kraftverk togs i drift Består av kraftverk och kröndamm samt. Utskovsdamm (regleringsdamm)."

Charlotta Arvidsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Bassalt utskovsdamm Bakgrund Bassalt kraftverk togs i drift 1910 Består av kraftverk och kröndamm samt Utskovsdamm (regleringsdamm). F E D ÅF Hydro Power 1

2 Högt flöde dec/jan 2017/18 ÅF Hydro Power 2

3 Bakgrund DG = +77,27, SG = +75,27, H = 2 Plan D E F 130 m D E F Berg Uppströmsvy Sand Berg Sand Inspektions-/dräneringsgång Igengjutna bottenutskov Nvy Vertikala dräneringar i betongen Ca 18 m Dammdel D Dränerande stråk under och längs dammen ÅF Hydro Power 3

4 Glidstabilitet R V R H F Mothållande friktionskrafter RIDAS: R H /R V <tanϕ/s Sand, S=1,5 (vanligt LF): R H /R V <0,50 ÅF Hydro Power 4

5 Bakgrund Tidigare beräkningar stabilitet Dammdel D Glidning 0,82>0,50 Dränage o isfrihållning Ej OK! 1,40>>0,55 Inget dränage, islast 50 kn/m Ej OK! Dammdel E Glidning 0,93>0,50 Dränage Ej OK! 1,03>>0,55 Inget dränage, islast 50 kn/m Ej OK! Stjälpning OK! Stjälpning 1,22<1,5 Ej OK! Glidning 1,0-1,47>0,50 Dränage o isfrihållning Ej OK! 1,1-1,7>>0,55 Inget dränage, islast 50 kn/m Ej OK! Stjälpning 1,1-1,2<1,5 Ej OK! Dammdel F ÅF Hydro Power 5

Glidstabilitet RR HH RR VV = WW ppp WW mmmmmm + IIII + JJ ppp JJ mmmmmm GG WW uuuuuu R V Isfrihållning Is=0 R H Egentyngd relativt säker G känd Fritt vattentryck W fri : Hydrauliskt tryck W

6 Glidstabilitet RR HH RR VV = WW ppp WW mmmmmm + IIII + JJ ppp JJ mmmmmm GG WW uuuuuu R V Isfrihållning Is=0 R H Egentyngd relativt säker G känd Fritt vattentryck W fri : Hydrauliskt tryck W fri känd Porvattentryck W por : FE-modell jämförs med uppmätt portryck! W por känd Jordtrycket J knepigare. Antag fjädermodell, se nästa sida, jämför mot uppmätta rörelser. ÅF Hydro Power 6

7 Jordtryck allmänt s q P z h t J J=K (q + g ρ z) (+P?) Fjädermodell: Aktivt jordtryck: Passivt jordtryck: Bergdahl m.fl., (1993) s t K = 0a K 0 (1 80 ), om 0.5 h h > s t K = 0p K 0 ( ), om 0.5 h h > P s Fjäder P=k*s ÅF Hydro Power 7

8 Beräkningar Egentyngd V = vattentryck = fjäderbädd berg = fjäderbädd jord (J) ÅF Hydro Power 8

9 2012: Instrumentering + FEM-beräkningar Syfte: Att med hjälp av porvattentrycksmätningar och temperaturmätningar och Rörelsemätningar kunna verifiera FEM-beräkningar av förväntade rörelser och därmed kunna säga något om vilka jordtryck som kan finnas mot dammens upp- och nedströmssidor och därmed ihop med portrycken kunna uppskatta stabiliteten hos dammen. Rekommendera varnings- och larmvärden för mätdata. ÅF Hydro Power 9

Dammätning GAUTUSGEO dec 2012 - Rörelsegivare: - Automatisk Totalstation -

st) Temperaturgivare: - Övy och nvy - Uteluften - I dammen på 3 st höjder i

10 Dammätning GAUTUSGEO dec Rörelsegivare: - Automatisk Totalstation - Ett antal prismor på damm Portrycksgivare: - Övy och nvy - Under dammen (3 st) Temperaturgivare: - Övy och nvy - Uteluften - I dammen på 3 st höjder i de 3 dammdelarna. Damm D Damm E Damm F Borrade hål till uk damm ÅF Hydro Power 10

11 Dammätning CautusGeo dammdel D Por_övy Temp_D_K = tempgivare i betong = tempgivare i luft = tempgivare i vatten = portrycksgivare Temp_D_I Por_nvy Temp_D_uk Por_uk ÅF Hydro Power 11

12 Dammätning Portryck F Trycket ökar längre från D! Portryck i D, E och F följer nvy! Nvy steg. Fel på givare! E D Trycket mot höger sida! ÅF Hydro Power 12

13 Dammätning Temperaturer övy nvy start senare beräkningar ÅF Hydro Power 13

14 Dammätning Temperaturer start senare beräkningar ÅF Hydro Power 14

15 Dammätning Temperaturer start senare beräkningar ÅF Hydro Power 15

16 Dammätning Rörelser CautusGeo Mätdata fr.o.m D5:1.3 mm D4:1.5 mm D3:1.6 mm D2:2.3 mm D1:2.3 mm ÅF Hydro Power 16

17 Dammätning Rörelser Orangea pilar = sommar Röda pilar = vinter Kortare under vinter Längre under sommar ÅF Hydro Power 17

Beräkning porvattentryck Fall 1) Betong k1 Berg k2 Jord undre k3 Jord övre k4 Hor drän k5 1 10-11 10-9 10-7 10-7 10-7 10-7 2 10-11 10-9 10-7 10-6 10-2 10-2 Vert.

18 Beräkning porvattentryck Fall 1) Betong k1 Berg k2 Jord undre k3 Jord övre k4 Hor drän k Vert. drän k6 1) Fall 1 = inget fungerande horisontellt eller vertikalt dräneringsrör (). Fall 2-4 = vertikalt dränrör släpper ner trycket från nvy mer direkt till uk damm. Betongdamm (blå): k1 = m/s Undergrund berg (vit): k2 = 10-9 m/s Undergrund jord (grön): k4 = 10-7 /10-6 m/s Undergrund jord (röd): k3 = 10-7 m/s (m/s ÅF Hydro Power 18

19 Beräkning porvattentryck Vert. dränrör (blå): k6 = 10-7 /10-2 m/s Grus (röd): k5 = 10-7 /10-2 ÅF Hydro Power 19

20 Beräkning porvattentryck ÅF Hydro Power 20

21 Beräkning porvattentryck Mätdata fr.o.m Utan dränering i FEM Med dränering i FEM Uppmätt Nedströms vattenyta Portrycksmodellen anses giltig! ÅF Hydro Power 21

22 Beräkning porvattentryck Beräknat portryck! Linjärt vattentryck som antaget i FDU (2011). Uppmätt! ÅF Hydro Power 22

Beräkning porvattentryck Slutsatser porvattentryck: Dränerande förbindelser mellan undersidan av dammen och nvy finns! ÄVEN LÄNGS DAMMENS UNDERSIDA!

23 Beräkning porvattentryck Slutsatser porvattentryck: Dränerande förbindelser mellan undersidan av dammen och nvy finns! ÄVEN LÄNGS DAMMENS UNDERSIDA! Uppmätta värden är väsentligt mindre än tidigare har antagits i stabilitetsberäkningar. Stabiliteten torde därför vara bättre än tidigare antaget. ÅF Hydro Power 23

24 Beräkning Temperaturer Betongdamm (blå): k = 2/3 W/(m C); ρ = 2300 kg/m 3 ; C p = 800/1000 J/(kg C) Jord (röd): k = 1.5/2.5 W/(m C); ρ = 1800/2000 kg/m 3 ; C p = 600/1400 J/(kg C) Berg (grön): k = 3/4 W/(m C); ρ = 2500 kg/m 3 ; C p = 800/1000 J/(kg C) ÅF Hydro Power 24

25 Beräkning temperaturer inspektionsgång dammdel D Sommar 2015 Sommar 2016 Mätdata fr.o.m Vinter 2015/16 ÅF Hydro Power 25

26 Beräkning temperaturer under dammdel D Sommar 2015 Sommar 2016 Mätdata fr.o.m Vinter 2015/16 Temperaturmodellen anses giltig! ÅF Hydro Power 26

27 Beräkning Rörelser - Laster Övy = DG Vattenytor Fiktiv höjning av övy till dammkrön Uppfyllnad 1910 Uppmätta värden Framtida övy och nvy Temperatur ute o vatten Uppmätta värden Framtida fiktiva temperaturer ÅF Hydro Power 27

28 Beräkning Rörelser med fjädrar del F F Uppfyllnad 1910 Uppmätta rörelser Framtida, fiktiva rörelser Jämförelse beräknade och uppmätta rörelser. Mekanikmodellen (rörelser) anses giltig! ÅF Hydro Power 28

29 Beräkning - Diskussion Följande stadier i dammens rörelsehistoria: Steg 1: Vid motfyllning av jord mot upp- och nedströms dammsidor. Steg 2: Vid uppfyllning av uppströms vattenyta. Beräknad rörelse i uk damm ca 1-2 mm vid bergklacken medan u2 blev ca 40 mm(!) vid höger dammände. Steg 3: Dagens situation, där i stort sett endast temperaturrörelser kan iakttagas med mätningarna, ty steg 1 och steg 2 är redan utförda sedan 100 år tillbaka. Övy och Nvy i stort sett konstanta. Ingen islast. ÅF Hydro Power 29

30 Slutsatser Med dränerande förbindelser överensstämmer beräknade och uppmätta portryck bra. (i) Upptrycken är högst troligen mycket mindre än tidigare (t.ex. FDU) antaget. (ii) Rörelser som har uppstått under uppfyllningen av jord och vatten 1910 har troligen medfört delvis kvarstående mindre och större aktivt (pådrivande) resp. passivt (mothållande) jordtryck. ÅF Hydro Power 30

31 Slutsatser (iii) Övertrycket av dammen skapar ett högre mothållande jordtryck. (iv) Dammen är delvis berggrundlagd. Inverkar 3D (v) Dammens valvform ökar stabiliteten. Tack vare (i) (v) är stabiliteten högre än tidigare antaget och uppfyller RIDAS villkor. De rörelser som idag kan mätas beror huvudsakligen på temperaturrörelser. ÅF Hydro Power 31

32 Förslag på åtgärder: Uppströms vattenyta kan höjas till DG igen Isfrihållning även fortsättningsvis! Fastställ varnings- och larmvärden! ÅF Hydro Power 32

33 Varning och larmvärden: Varning- och larmvärden avseende rörelser bör följa förväntade värden, d.v.s. sinusformade, se figur. Det förväntas dock inte några kritiska rörelser i framtiden. ÅF Hydro Power 33

34 Varning och larmvärden: Varning- och larmvärden avseende porvattentryck kan vara konstanta då det inte beror på temperaturen, se figur. Hög Nvy kan höja portrycket under dammen! Larm ±2,0 mvp Varning ±1,0 mvp Varning Larm Varning- och larmvärden för temperatur behövs ej. ÅF Hydro Power 34

35 Tack för mig! ÅF Hydro Power 35

Relevanta dokument

Stabilitetssäkerhet för Bassalt betongdamm grundlagd på lösmassor

Stabilitetssäkerhet för Bassalt betongdamm grundlagd på lösmassor Tomas Ekström, ÅF Martin Hansson, Statkraft Tina Påhlstorp, ÅF Bakgrund Bassalt kraftverk togs i drift 1909 och var en av de fyra första