SÄTTNINGSPROGNOS VID EVENTUELL

Transkript

1 SÄTTNINGSPROGNOS VID EVENTUELL GRUNDVATTENSÄNKNING I OMRÅDET LUNDA Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin Maj 2010

2 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin, 2010 Department of Land and Water Resources Engineering Royal Institute of Technology (KTH) SE STOCKHOLM, Sweden ii

3 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda SUMMARY The report, Prediction of possible groundwater subsidence in the Lunda area, treats settlements caused by groundwater subsidence. It specifically brings up an example from Bypass Stockholm (Förbifart Stockholm), a motorway planned to lead the traffic around the city centre. Lunda, northwest of Stockholm, is an area along the stretch of the bypass. 17 of total 21 kilometres will be located in tunnels, likewise in Lunda. The area contains thick layers of clay, which has very fine grains. This might cause problems when tunneling. Since drainage comes with all types of excavation, groundwater subsidence will occur. Because of the fine grains, clay contains a lot of pore water, bound to the particles. This water constitutes a fundamental part of the clay s bearing capacity. Therefore, a loss of water can be critical, leading to settlements that can destroy both buildings and pipelines. Aiming to develop a settlement prognosis, results from soil tests from Lunda have been analyzed with a CRS-oedometer. Several parameters were investigated. Then, probable settlements caused by groundwater subsidence were calculated. The result was expected. Estimations show that even one metre could cause considerable damage, such as fractured tubes. However, up to three metres is a possible subsidence. Therefore, it is important to be aware of the risk tunneling in Lunda might imply. This enables the implementation of preventive measurements. On the other hand, it comes down to balancing risk against economy. iii

4 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin TACK Först och främst tackar vi vår handledare docent Stefan Larsson och doktorand Niclas Bergman som gett oss praktiska råd, synpunkter och betydelsefull vägledning. Dessutom ett stort tack till Bo Olofsson för hans värdefulla insats med förklaringar och material om konsekvenser av tunnelbygge samt grundvattnets kryptiska beteende. Sist men inte minst sänder vi uppskattande tack till Mats Tidlund, WSP, Per Carlsson, Sweco Geolab och Thord Sjödahl, Tyréns; utan deras hjälp med uppmuntran, information och material hade vårt kandidatarbete blivit tämligen klent. iv

5 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda SUMMARY TACK INNEHÅLLSFÖRTECKNING INNEHÅLLSFÖRTECKNING v! ABSTRACT 6! 1.! INLEDNING 1! 1.1.! Bakgrund 1! 1.2.! Syfte och frågeställning 1! 1.3.! Metoder 1! 1.4.! Studieobjekt Lunda 1! 2.! LERA EGENSKAPER OCH ANALYSER 2! 2.1.! Grundläggande fakta 2! 2.2.! Standardkolvprovtagare ostörd provtagning 3! 2.3.! Konsolidering 4! 2.4.! Sättningspåverkan 5! 2.5.! CRS-försök 5! ! Förkonsolideringstryck 5! ! Gränstryck, ödometermodul, kompressionsmodul, M och a 6! 3.! TUNNEL I BERG 7! 3.1.! Kristallint berg 7! 3.2.! Inverkan från tunneldrivning 7! 4.! FÖRUTSÄTTNINGAR OCH BERÄKNINGSMETODER 7! 5.! RESULTAT 8! 5.1.! Sättning till följd av grundvattensänkning 8! 5.2.! Möjliga felkällor 9! 6.! SLUTSATS 9! 7.! FÖRSLAG TILL FORTSATT FORSKNING 10! 8.! KÄLLFÖRTECKNING 11! 8.1.! Skriftliga källor 11! 8.2.! Elektroniska källor 11! 8.3.! Muntliga källor 11! 8.4.! Bildkällor 11! 9.! BILAGOR 12! 9.1.! Lunda på sträckning Förbifart Stockholm 12! 9.2.! Jordlagerföljd för provhål 10F601 13! 9.3.! CRS-försök på provhål 10F601 14! 9.4.! Jordlagerföljd för provhål 10F602 19! 9.5.! CRS-försök på provhål 10F602 20! 9.6.! Parametrar fördelade över djupet för provhål 10F601 26! 9.7.! Parametrar fördelade över djupet för provhål 10F602 30! 9.8.! Sättningsberäkning för provhål 10F601 34! 9.9.! Sättningsberäkning för provhål 10F602 36! iii! iv! v

6 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin ABSTRACT On account of a big tunneling project in Stockholm, an intense debate concerning ground water influence and its consequences is growing heated between experts and executors. Executors assure traffic pressure relief in the city centre as well as better connection between north and south. Experts, on the other hand, claim that tunneling always leads to subsidence of ground water, which causes severe ground dropping in regions with a large amount of clay. Buildings and infrastructure suffer large construction stress and end up fractured when the ground starts to drop in the area. Lunda is an industrial area in northwest of Stockholm where clay is a common material. A CRS-analysis of two soil samples from this area indicates the size of the subsidence. Key words: Sättning; Grundvattensänkning; Tunnelbygge; Lunda; Förbifart Stockholm. vi

7 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 1. INLEDNING 1.1. Bakgrund Ringleder byggs med avsikt att avlasta stadskärnan från trafik och samtidigt gynna förbindelserna mellan förorterna. Paris, Washington DC och Rom är några exempel på storstäder som tillämpat den typen av stadsplanering. Nu rasar debatten om huruvida en liknande lösning skulle passa Stockholm. Diskussionen inleddes redan för omkring 60 år sedan men inte förrän 2009 slog regeringen fast att förbifarten ska byggas. Planeringsarbetet har påbörjats för en sexfilig motorväg, vilken väntas bli 21 kilometer lång. Av dessa förläggs 17 kilometer i tunnel och dessutom tillkommer ett antal arbetstunnlar, vilka senare kommer att användas för evakuering (Vägverket, 2010). Stockholms geologi innefattar framför allt kristallint berg, såsom granit och gnejs. Berggrunden täcks vanligen av morän, vilken underlagras av lera (Knutsson och Morfeldt, 2002). Under arbetsgången vid tunneldrivning måste stor hänsyn tas till ovanliggande berg- och jordprofiler eftersom dessa innehåller grundvatten. I den händelse att akvifererna skulle dräneras kan allvarliga konsekvenser uppkomma, särskilt i områden där lerlagren är mäktiga (Olofsson, 2010) Syfte och frågeställning 1.3. Metoder Syftet med uppsatsen är att undersöka möjliga sättningar vid eventuell grundvattensänkning i Lunda. I avsikt att uppnå syftet har följande frågeställning valts: Kan en grundvattensänkning leda till skador på byggnader och infrastruktur? Under arbetets gång har ett flertal metoder använts. I det inledande skedet studerades vetenskaplig litteratur i geologi, hydrologi och geoteknik, såsom läroböcker från föregående kurser samt rapporter. För ytterligare vägledning och upplysning konsulterades olika experter inom områdena. Med hjälp av denna fördjupade ämneskännedom kunde CRSförsöken analyseras och leda vidare till sättningsberäkningar Studieobjekt Lunda Lunda är en stadsdel belägen i nordvästra Stockholm och ligger i direkt förbindelse med Förbifart Stockholms tunnelsträckning (bilaga 9.1). Stadsdelen domineras av ett arbets- och industriområde där marken täcks av asfalterade ytor och fabriksbyggnader. På grund av sin tyngd är de troligen pålade (Larsson, 2010). Det finns en underjordisk infrastruktur, som sannolikt är omfattande. Två ostörda jordprover har hämtats upp med standardkolvprovtagare (kap. 2.3) i området med den rödstreckade figuren (fig. 1). Där är lerlagren som tjockast, mellan fem och tretton meter, och kan ställa till med som mest skada (kap. 2.1). Det finns även en djupare lergrav på tjugoåtta meter, beläget i figurens vänstra överkant. Tyréns har inte hämtat upp jordprover därifrån, möjligen till följd av lergravens begränsade utbredning. 1

8 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin Fig. 1. Jordartskarta, Lunda, Stockholm (SGU, 2010). Gul färg anger lera, blå morän, röd berg i dagen och brun sand. Rödstreckad figur visar var jordproverna hämtats. 2. LERA EGENSKAPER OCH ANALYSER 2.1. Grundläggande fakta Lera tillhör kohesionsjordarterna och är den mest finkorniga jordarten. Minst 15 % av lerpartiklarna har en diameter på 0,002 millimeter (Nationalencyklopedin, 2010). I kohesionsjordarter utgör vattnet en del av själva jorden (ibland upp till 60%) och är centralt för hållfastheten (SIG, 2010). Vid ökad vattenhalt stiger portrycket i de nedre lagren och effektivspänningen reduceras (fig. 2). Effektivspänningen är kraften som håller ihop kornen. När den minskar avtar hållfastheten och skred kan uppkomma (Larsson, 2010).! =! - u Fig.2. Effektivspänning är en parameter som beror på differensen mellan totalspänningen och porvattentrycket (Knutsson och Morfeldt, 2002) Tilltagande effektivspänning är utmärkt för hållfastheten men värre för sättningsbenägenheten. Eftersom vatten utgör en stor del av lerjorden, bidrar vattenförlust till en avsevärd krympning av jorden, det vill säga 2

9 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda sättning. Lerlagrets mäktighet påverkar sättningens storlek, då större volym lera innebär större volym potentiellt dränerbart vatten. Än större blir effekten om jorden samtidigt utsätts för ny belastning. Följaktligen är kohesionsjordar mycket problematiska att arbeta med, till exempel vid grundläggning, schaktning och anläggningsarbeten i allmänhet (Knutsson och Morfeldt, 2002). Energin som behövs för att dränera porerna mellan lerpartiklarna är omvänt proportionell mot den enskilda porens volym. Det betyder att de största porerna avvattnas först och enklast, vilket är det som rinner ut vid fri dränering. För att tömma de mindre porvolymerna krävs ytterligare energi. Små jordpartiklar har alltså en mycket stor förmåga att hålla kvar vatten. Den ringa kornstorleken ger lera en avsevärt högre vattenhalt än andra jordarter. Förmågan att hålla kvar vattnet beror också på adsorption, det vill säga elektrostatiska krafter mellan vattenmolekylerna och lerpartiklarnas ytor (Espeby och Gustafsson, 1998). Det vatten som återstår efter fri dränering är således adsorptivt och kapillärt bundet. Sammanfattningsvis har lera låg permeabilitet (genomsläpplighetsförmåga) men hög kapillär uppsugningsförmåga (Espeby och Gustafsson, 1998). Resultatet blir att vattnet hålls kvar länge i jordarten. I takt med att leran dräneras sakta kan sättningarna pågå under lång tid. Fig. 3. Infiltrationshastighet för olika jordarter. Leran har den absolut lägsta hastigheten och därmed den lägsta permeabilitet (Espeby och Gustafsson, 1998) 2.2. Standardkolvprovtagare ostörd provtagning Med en standardkolvprovtagare hämtas ostörda jordprover upp ur marken på önskat djup. Meningen med ostörda prover är att bibehålla jordartens egenskaper så att laboratorieförsöken leder till pålitliga resultat, vilka sedan kan ligga till grund för planering och projektering. För att få kallas ostört ska jordprovet ha intakt jordlagerföljd samt oförändrade mekaniska egenskaper (SGF, 2009). 3

10 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 2.3. Konsolidering Konsolidering innebär att jorden komprimeras till följd av vattenutpressning (Bandak och Tidlund, 2009). Det kan orsakas av exempelvis belastning och/eller grundvattenfluktuationer (Larsson, 2008). Kunskaper om denna kompression är fundamental vid frågor om grundläggning och sättningar (Sällfors och Andréasson, 1986). Konsolideringen är tidsberoende och delas upp i tre faser: elastisk sättning, konsoliderings- och krypsättning (fig. 4).! c! L Fig. 4. Last-deformationskurva från CRS-försök. Förkonsolideringstryck! C och gränsspänning! L finns utmärkt. Den första delen av sättningsförloppet, den elastiska sättningen, beror påden högsta vertikala effektivspänning marken utsatts för tidigare; förkonsolideringstrycket,! c. Det kan liknas vid ett sorts tryckminne; marken kommer ihåg och kan utsättas för allt under detta tryck utan att det resulterar i beständiga sättningar (Larsson, 2010). Den första fasen löper således från noll till! c. Om effektivspänningen överstiger! c börjar sättningarna blir permanenta, konsolideringssättningar, och växer sig större tills gränstrycket är nått,! L. Varaktigheten för dessa två faser beror på lerans permeabilitet. Förloppet pågår tills porvattentrycksökningen har utjämnats. Krypningssättningen kan pågå mycket länge och beror dels på fortsatt vattenutpressning och dels på förändringar i själva kornstrukturen (Bandak och Tidlund, 2009). Notera att uppdelningen i konsoliderings- och krypsättning främst är teoretisk. I själva verket kan de båda fortgå samtidigt (Larsson, 2008). Ju mer packad jorden var innan vattenutpressningen, desto mindre kommer den att komprimeras vid en dränering. I vilken utsträckning detta har skett beskrivs av den så kallade konsolideringsgraden, U, det vill säga till hur stor del porvattentrycket har utjämnats (fig. 5). Konsolideringsgraden kan också innebära hur stor andel av den sammanlagda kompressionen som uppnåtts, med det förenklande antagandet att ingen krypsättning sker (Larsson, 2008). 4

11 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda U= (u o - u t ) / u Oavsett om sättningen orsakats av pålagd last (ökad totalspänning) eller av sänkt grundvattennivå (minskat porvattentryck), baseras sättningsberäkningarna på förändringen i effektivspänning (Larsson, 2010). Det senare fallet är det som är aktuellt i exemplet från Lunda. Andra egenskaper som påverkar jordens deformationsegenskaper är kornstorlek och kornstorleksfördelning, kornform, vattenmättnadsgrad, typ av mineral och halt av organiskt material (Larsson, 2008) Sättningspåverkan 2.5. CRS-försök Fig. 5. u o och u t är det initiala porvattentrycket respektive porvattentrycket efter tiden t. En konsolideringsgrad på 1 innebär att sättningarna är avslutade, medan ett värde nära 0 betyder det motsatta (Larsson, 2010). Redan vid sättningsstorlekar på en decimeter kan allvarliga sprickor på fasader och brott på underjordsledningar uppkomma. Det beror på hur marken deformeras. Om marken komprimeras väldigt olika och skapar en ojämn yta blir konsekvenserna allvarligare än om marken sjunker ungefär lika över ett stort område. Inverkan från en stor tunnel kan räknas medföra en grundvattensänkning på mellan en och tre meter. En sänkning på över tre meter kommer att åtgärdas för det ger alltför stora konsekvenser (Olofsson, 2010). CRS-ödometern är en särskild tillämpning av standard-ödometern. Den är överlägsen både vad gäller effektivitet och noggrannhet. I CRSförsöken deformeras jordprovet i jämn takt (Constant Rate of Strain) till skillnad från vanliga ödometerförsök där belastningen sker stegvis (Larsson och Sällfors, 1981). Belastningen utförs med tryckpress istället för med vikter och till skillnad från ödometern sker ingen dränering i botten av provet. Istället mäts portrycket. Det sker med hjälp av elektriska givare. I CRS-ödometern finns en ring där provet placeras. Provet bör vara 2 centimeter tjockt och ha en diameter på 5 centimeter. Eftersom dräneringen sker uppifrån läggs en porös sten ovanpå jordprovet. Vertikaltrycket ökas kontinuerligt med hjälp av vikter, samtidigt som deformationer i sidled förhindras. Det simulerar de faktiska förhållanden i marken där jorden är packad och inte kan utvidgas i sidled. CRS- och ödometerförsök lämpar sig bäst för kohesionsjordar. Proverna måste vara ostörda och tagna med standardkolvprovtagare. I en lastdeformationskurva uppskattas fem parametrar ur försöket: förkonsolideringstryck, gränstryck, värdet a, ödometer- och kompressionsmodul. Med hjälp av dessa kan eventuella sättningar beräknas (Larsson, 2008) Förkonsolideringstryck Deformationen läses av med särskilda tidsintervall och avtecknas med en kurva. En typisk last-deformationskurva påminner om ett spegelvänt S 5

12 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin (kap. 2.2). Förkonsolideringstrycket utläses på följande sätt (fig. 6) (Larsson, 2008). 1. I kurvans mest krökta punkt dras en tangent 2. En horisontell linje går genom tangeringspunkten 3. En bisektris klyver vinkeln mellan tangenten och den horisontella linjen i två lika stora delar 4. Den del av kurvan som är rät förlängs 5. Skärningspunkten mellan nyss nämnda linje och bisektrisen anger förkonsolideringstrycket på x-axeln Fig. 6. Förkonsolideringstrycket utläses enligt punktlistan ovan. Fig. 6. Hur förkonsolideringstrycket fås fram ur CRS-försöket (Larsson, 2008) Gränstryck, ödometermodul, kompressionsmodul, M och a För att få ut resterande parametrar ritas en ny graf baserad på lastdeformationskurvans derivata. Den indikerar således kompressionsmodulens spänningsberoende (fig. 7). a! C!L!M/ " Fig. 7. Ödometermodulen som funktion av effektivspänningen.! L,! c, M och a hittas som framgår av figuren. Ödometer- och kompressionsmodulen, M O och M L, beskriver lutningen på de två första faserna och M är derivatan av den sista fasen. En 6

13 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 3. TUNNEL I BERG 3.1. Kristallint berg förlängd linje av M möter x-axeln i a-värdet. Gränstrycket,! L, återfinns på x-axeln i den punkt där kurvan ändrar riktning mellan M L och M. Förkonsolideringstrycket,! C kan kontrolleras på samma sätt genom att leta rätt på x-axelns värde där M 0 byter till M L. Av Förbifart Stockholms 21 kilometer anläggs 17 i tunnlar genom kristallint berg (Vägverket, 2010). Eftersom grundvattnet i kristallint berg främst påträffas i sprickor och sprickzoner varierar akviferens volym med sprickornas frekvens och storlek. Den är dock liten i jämförelse med andra akviferer såsom åsar och sandlager (Olofsson, 1991). Med anledning av dess relativt måttliga storlek har även marginella läckor en avsevärd påverkan på grundvattennivån Inverkan från tunneldrivning Innan tunnelbyggen påbörjas tätas de största sprickorna från brunnar som borrats ovanför den tänkta tunnelsträckningen. Det kallas förinjektering och innebär att ett cementbaserat injekteringsmedel sprutas in de större sprickorna och stelnar. Tekniken används oavkortat vid alla tunnelbyggen i berg (Olofsson, 1991). De mindre bergssprickorna är svårare att komma åt. Efterinjektering, från tunnelns insida, är möjlig men tidskrävande då injekteringsmedlet inte hinner stelna innan delar av det sköljs ut av inläckande vatten. Snabbverkande injekteringsmedel finns att tillgå på marknaden men kostar mer. Eftersom byggprojekt oftast lider av både tidsbrist och begränsad budget används metoden sällan (Olofsson, 2010). Det betyder att berget aldrig blir helt vattentätt vid tunnelbyggen och därmed är en sänkning av grundvatten ytan oundviklig. Arbetet med Citybanan uppvisar till exempel redan tecken på att påverka grundvattnet i stadskärnan (Olofsson, 2010). 4. FÖRUTSÄTTNINGAR OCH BERÄKNINGSMETODER Lagerföljden i de två ostörda jordproverna (kap. 1.4), provhål 10F601 och 10F602, avslöjade snarlika jordprofiler (tabell 1). Båda provhålens övre skikt består av torrskorpelera, vilken underlagras av varvig lera av varierande slag. Grundvattennivån befinner sig direkt i torrskorpelagrets underkant, det vill säga på 2,5 m respektive 3,5 m. Under grundvattenytan föreligger risk för sättningar vid en eventuell dränering. När grundvattenytan sjunker minskar porvattentrycket och ger en effektivspänningsökning i de undre lagren (kap. 2.1 och 2.3). Spänningsökningen används till att beräkna sättningarna (bilaga ). 7

14 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin Tabell 1. Lagerföljd på provhål 10F601 och 10F602 Provhål 10F601 Provhål 10F602 z (m) Jordart z (m) Jordart 2 Rostfläckig varvig lera, torrskorpekaraktär 3 Rostfläckig varvig lera, torrskorpekaraktär 3 Varvig lera 4 Varvig lera 4 Varvig lera med enstaka 5 Varvig lera tunna siltskikt 6 Varvig lera 6 Varvig lera 7.5 Sulfidblandad varvig lera 8 Suflidfläckig varvig lera, skredtecken 10 Suflidblandad lera Sweco Geolabs CRS-försök på provhålen har resulterat i värden på! c,! L, M L och M (bilaga 9.3 och 9.5). M 0 är lutningen på kurvan innan förkonsolideringstrycket och uppskattades med hjälp av räta linjens ekvation i graferna. Värdet på a och totalspänningen,!, räknades ut enligt beräkningarna i bilaga Provpunkterna är inte belägna i mitten av respektive lamell. Därför har alla parametrar avbildats i grafer som visar fördelningen över djupet (bilaga ). Jorden delas upp i jämna lager och nya värden för parametrarna tas ut ur kurvorna i mitten av samtliga lager. Detta görs för att förenkla sättningsberäkningarna. En eventuell grundvattensänkning vid tunneldrivningen torde knappast överstiga tre meter (Olofsson, 2010). Sättning till följd av grundvattensänkning på 1, 2 respektive 3 meter har beräknats för de två borrhålen (bilaga ). 5. RESULTAT 5.1. Sättning till följd av grundvattensänkning Beräkningarna (bilaga ) gav nedanstående resultat. En meter grundvattensänkning medförde 12 centimeter sättning i båda provhålen. Större grundvattensänkning gav större sättningar. Tabell 2. Resultat från sättningsberäkningarna. Provhål 10F601 GV-sänkning (m) Provhål 10F602!S (cm) GV-sänkning (m)!s (cm)

15 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 5.2. Möjliga felkällor Jordproverna har hämtats upp med kolvprovtagare. I dagsläget finns ingen bättre teknik att tillgå (kap. 2.2). Det utesluter dock inte att störningar kan uppstå, orsakade av exempelvis temperaturändringar, vibrationer, konstruktionsfel samt vid hanteringen. Samma skepsis bör tillämpas vad gäller CRS-försöken. Istället för blind tillit bör resultaten utvärderas utifrån erfarenhet. Något som verkat avvikande är sista provpunktens låga förkonsoliderings- respektive gränstryck. Med stöd av fysikens lagar torde dessa öka med djupet. Eftersom både provhålen uppvisar samma trend skulle hanteringen av proverna kunna vara orsaken. Sättningsresultaten i de nedre lagren bör följaktligen tas med en nypa salt. Då M 0 inte fanns redovisat i CRS-resultatet har det uppskattats utifrån last-deformationskurvan för respektive djup. Detta gör värdena något osäkra. Å andra sidan påverkar dessa värden endast sättningen storlek på millimetern, varför läsaren uppmanas ha visst överseende med den oprecisa metoden. Djup till fast botten inte är känt, varför tjockleken på den djupast liggande lamellen är osäker. Även den har uppskattats. Uppskattningen ter sig dock rimlig vid betraktande av jordartskartan (fig. 1). Den sist observerade felkällan och tyvärr den största torde vara de handgjorda graferna (bilaga ). Det är svårt att uppskatta storleken på osäkerheten. 6. SLUTSATS Det verkar som om tunnelbyggen alltid medför grundvattenpåverkan. Citybanan är ett aktuellt exempel. Det betyder att även Förbifart Stockholm torde drabbas, förmodligen i än större utsträckning på grund av dess omfattning. Regnet kommer inte att kunna bidra till stabilisering av grundvattennivån, då marken till stor del är täckt av asfalt, vilket förhindrar god infiltration. Som tidigare nämnts är det möjligt att fylla på vatten artificiellt ovanifrån genom brunnar. Svårigheten ligger i att lokalisera de stora sprickorna och med goda resultat fylla på dem. Med detta i åtanke, verkar det osannolikt att en grundvattensänkning kommer kunna undvikas. En sjunkande grundvattennivå komprimerar leran. Med stor sänkning följer stor kompression. I sättningsprognosen visas hur en grundvattensänkning på endast en meter ger en sättning en decimeter. Eftersom lerlagren är av olika mäktighet blir sättningarna olika stora, vilket leder till en ojämn markyta. I Lunda kan en decimeters sättning vara förödande, inte för pålade byggnader, men för lättare konstruktioner, ledningar i marken och vägar. De utsätts för stora spänningar som till slut kan orsaka brott. Skadorna kan bli omfattande och mycket kostsamma att reparera. Denna kostnad måste vägas mot kostnaden för förebyggande åtgärder. Det kan hända att entreprenören chansar på att konsekvenserna inte blir så stora som förutspåtts eller att skuldfrågan aldrig kan redas ut. Ofta är det svårt att fastställa orsaken till grundvattensänkningar. 9

16 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin Många problem skulle kunna undvikas med striktare regler vid tunnelbyggen, såsom skärpa krav på övervakning av grundvattennivåerna. En mindre grundvattensänkning är generellt sett ofrånkomlig och tolereras i de flesta fall. Det medför en acceptabel sättning. Eftersom sättningar sker långsamt kan förloppet övervakas. Genom att U-värdet hålls under uppsikt är det möjligt att se hur mycket av den totala sättningen som tagits ut och hur mycket som återstår. Då kan åtgärder vidtas innan skadorna blir alltför allvarliga. 7. FÖRSLAG TILL FORTSATTA STUDIER I figur 1 (kap. 1.4) urskiljs stora sprickzoner. Dessa sprickor kan vara förbundna med avlägsna områden. En grundvattensänkning kan därför komma att påverka byggnader och infrastruktur långt bort. Ett förslag till fortsatta studier skulle följaktligen kunna vara att undersöka om och i så fall i vilken utsträckning dessa skulle påverkas. 10

17 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 8. KÄLLFÖRTECKNING 8.1. Skriftliga källor Andréasson, L., Sällfors, G., Kompressionsegenskaper geotekniska laboratorieanvisningar, del 10. Byggforskningsrådet. Bandak, P., Tidlund, M., Konsolideringsteori forts. WSP. Espeby, B,. Gustafsson, J., Vatten och ämnestransport i den omättade zonen. KTH. Larsson, R., Jords egenskaper. Statens geotekniska institut. Larsson, R,. Sällfors, G., Beräkning av sättningar i lera. Mälartryckeriet AB. Morfeldt, C., Knutsson, G., Grundvattenboken. Svensk Byggtjänst. Olofsson, B., Impact on groundwater conditions by tunneling a state of the art report. Department of land and water resources, KTH. SGF, Metodbeskrivning för provtagning med standardkolvtagning ostörd provtagning i finkornig jord, rapport 1: Elektroniska källor Nationalencyklopedin, Lera. [ ] SGI, Jordarter aspx?ep slanguage=sv [ ] Vägverket, Förbifart Stockholm. Stockholm/ [ ] 8.3. Muntliga källor 8.4. Bildkällor Carlsson, P., Laboratorieanalytiker på Sweco, intervju. Sweco Geolab. ( ) Larsson, S., Docent vid Institutionen för jord- och bergmekanik, handledning. KTH. ( ) Olofsson, B., Professor vid Institutionen för mark- och vattenteknik, intervju. KTH ( ) Tidlund, M., Intervju. WSP. ( ) Figur 1 SGU, [ ] Figur 2 Morfeldt, C., Knutsson, G., Grundvattenboken. Svensk Byggtjänst. Figur 3 Espeby, B,. Gustafsson, JP., Vatten och ämnestransport i den omättade zonen, KTH. Figur 5 Larsson, S., Docent vid Institutionen för jord- och bergmekanik, handledning. KTH. ( ) Figur 6 Larsson, R., Jords egenskaper. Statens geotekniska institut. 11

18 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 9. BILAGOR 9.1. Lunda på sträckning Förbifart Stockholm 12

19 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 9.2. Jordlagerföljd för provhål 10F601 13

20 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 9.3. CRS-försök på provhål 10F601 14

21 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 15

22 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 16

23 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 17

24 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 18

25 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 9.4. Jordlagerföljd för provhål 10F602 19

26 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 9.5. CRS-försök på provhål 10F602 20

27 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 21

28 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 22

29 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 23

30 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 24

31 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 25

32 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 9.6. Parametrar fördelade över djupet för provhål 10F601 26

33 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 27

34 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 28

35 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 29

36 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 9.7. Parametrar fördelade över djupet för provhål 10F602 30

37 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 31

38 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 32

39 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 33

40 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 9.8. Sättningsberäkning för provhål 10F601 34

41 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda 35

42 Caroline Le Lann Roos, Hanna Melin 9.9. Sättningsberäkning för provhål 10F602 36

43 Sättningsprognos vid eventuell grundvattensänkning i området Lunda! 37