Kvikkleirekartlegging ved bruk av 2D resistivitetsmålinger Eksempler

Kvikkleirekartlegging ved bruk av
2D resistivitetsmålinger
Eksempler fra Midt-Norge
Inger-Lise Solberg
NGF Geilo-symposium september 2012
Innhold
•
Bakgrunn
–
–
–
–
•
•
Hva er leire og kvikkleire?
Kvikkleiredannelse
Kvikkleireskred
Hvordan finne kvikkleira?
Resistivitetsmetoden
Eksempler fra prosjekter
–
–
Rissa
Byneset (Trondheim)
•
Sikre mot skred?
•
Sluttord
Bakgrunn
Hva er leire?
Bakgrunn
Hva er leire?
Jordarten LEIRE
består av
over 30% leirkorn
Bakgrunn
Avsetning av leire i vann
• I ferskvann
– Leirkornene legger seg flatt
oppå hverandre
• I saltvann
– Saltet i sjøvannet gjør at
leirkornene får små elektriske
ladninger og danner en åpen
struktur = marin leire
Bakgrunn
Marin leire
• Avsetning av leire på
sjøbunnen
• Landheving  marin
leire på land
• Grunnvann siver
gjennom leira
Bakgrunn
Marin leire blir til kvikkleire
Leire med saltholdig porevann
Åpen, men stabil kornstruktur.
Saltet i porevannet binder partiklene sammen.
Kvikkleire før ras
Åpen og ”stabil” kornstruktur.
Saltet er vasket ut, og bindingskreftene svekket.
Kvikkleire under ras
Kollaps av kornstruktur.
Overskudd av vann. Tyntflytende leirsuppe.
Omrørt leire etter ras
Tettere og mer stabil kornstruktur.
Bakgrunn
Marin leire blir til kvikkleire
Leire med saltholdig porevann
Åpen, men stabil kornstruktur.
Saltet i porevannet binder partiklene sammen.
Kvikkleire før ras
Åpen og ”stabil” kornstruktur.
Saltet er vasket ut, og bindingskreftene svekket.
Kvikkleire under ras
Kollaps av kornstruktur.
Overskudd av vann. Tyntflytende leirsuppe.
Omrørt leire etter ras
Tettere og mer stabil kornstruktur.
Bakgrunn
Kvikkleiredannelse
Hvor kan vi finne marin leire i Norge?
– Der det var hav etter siste istid
Kvartærgeologisk kart
Blå farger:
hav- og fjordavsetninger (ofte leire)
Bakgrunn
Kvikkleiredannelse
Hvor kan vi finne marin leire i Norge?
– Der det var hav etter siste istid
… og hvor er den kvikk?
Bakgrunn
Hva kan utløse skred?
Naturlig og menneskelig
påvirkning
Noen eksempler:
•
Elveerosjon
•
Grunne utglidninger
•
Brattere skråninger
•
Økt porevannstrykk

Flere av disse henger
sammen
Foto: L Hansen
Bakgrunn
Hvordan finne kvikkleira?
• Kartlegge hvor vi har marine avsetninger
• Bruke geotekniske metoder
– Sonderboringer
– Laboratorietester av prøver
Foto: MGG Bæverfjord
Bakgrunn
Hvordan finne kvikkleira?
• Kartlegge hvor vi har marine avsetninger
• Bruke geotekniske metoder
– Sonderboringer
– Laboratorietester av prøver
• Bruke geofysiske målinger
Foto: I.L. Solberg
Solberg 2007
Metode
Resistivitetsmetoden (2D)
Elektriske motstandsmålinger
• Elektroder i bakken, koblet til kabel
• Et fast oppsett av strøm- og
spenningselektroder utgjør en
konfigurasjon
• Elektrodeavstanden bestemmer
dybderekkevidde og oppløsning
• Strøm settes til og spenningen
måles  Motstand beregnes
(Ohms lov: R=U/I)
• Resistivitet (ohmm) fås ved å
multiplisere motstanden med en
geometrisk faktor
Metode
Resistivitetsmetoden (2D)
• Ved å la en elektrodekonfigurasjon vandre langs
kabelutlegget kartlegges
resistiviteten lateralt
• Når elektrodeavstanden økes,
trenger strømmen dypere ned
i bakken. Da kan resistiviteten
kartlegges mot dypet
Prinsipp
for CVES
(Dahlin
1993)
Metode
Resistivitetsmetoden (2D)
• Ved å la en elektrodekonfigurasjon vandre langs
kabelutlegget kartlegges
resistiviteten lateralt
• Når elektrodeavstanden økes,
trenger strømmen dypere ned
i bakken. Da kan resistiviteten
kartlegges mot dypet
Elektrodeavstander:
2 m, 5 m,
10 m
Prinsipp
for CVES
(Dahlin
1993)
Metode
Klassifisering av materiale ut fra
resistivitetsverdier
• Basert på tidligere studier og erfaringsverdier i Norge, Sverige og Canada
• Sammenligning av resistivitetsverdier
og geotekniske bordata
• Gradvise overganger mellom klassene
• Lokale variasjoner vil kunne påvirke
klassifiseringsgrensene
(porevannskjemi, metningsgrad,
kornstørrelse og mineralsammensetning)
Metode
Klassifisering av materiale ut fra
resistivitetsverdier
Klassifisering som utgangspunkt for
tolkning av resistivitetsprofiler i
kvikkleireområder:
Saltholdig leire har minst motstand: 1-10 m
Utvasket leire / mulig kvikk leire: 10-100 m
Tørrskorpeleire, grovere materialer: over 100 m
(Fjell har som regel motstandsverdier på flere tusen m)
Eksempler fra prosjekter
• Rissa
• Byneset (Trondheim)
RISSA
Rissa
• Sedimenter: tykke havog fjordavsetninger
• Kjente kvikkleireproblemer
• Rissaraset 1978
• Geotekniske data:
Fv 717 Sund-Bradden
Rissa
1978
Området i dag
Areal: 330 000 m2
Volum: 5-6 mill m3
Utløst av fylling i innsjøkanten
1 person omkom
15 gårdsbruk, 2 bolighus, 1 hytte, 1 grendahus
Rissa
Rissa
Målinger/data i Rissa
• 2009-2011:
20 2D-resistivitetsprofiler
• 17 av profilene danner et
tett nettverk i et område
med store stabilitetsproblemer
• Tidligere: ulike typer
geotekniske
undersøkelser
 sammenlignet med
resistivitetsverdiene for
best mulig tolkning
Rissa
• Profilene er satt sammen
for 3D-visning
• Tolkning av alle data viser
– kompleks geologi med
undulerende fjelloverflate
– stedvis sand og grus i
overflata
– endel relativt store soner
med både utvasket leire og
saltholdig leire. Noe av leira
er kvikk
Skredmasser fra Rissaraset
Sonardata fra Botn
- Pockmarks
(grunnvannsutslag
på sjøbunnen)
- Spor etter skred
BYNESET
Byneset
• Sedimenter:
tykke hav- og
fjordavsetninger
• Gammel havbunn
gjennomskåret
av bekkeraviner
• Spor etter gamle
skred
Byneset 1. januar 2012
Foto: Ned Alley / Scanpix
Kvikkleireskred ved Esp, Byneset
1. januar 2012
• Dyrket mark
• B: 100 m, L: 400 m,
10 m høy skredkant
• Volum ca. 350 000 m3
• Smal skredport
• Trolig utløst av
bekkeerosjon
• Skredmassene fulgte
bekkeravina 
oppdemming
Foto: www.adressa.no
Tiltak etter
skredhendelsen
• NVE, Politi, Sivilforsvaret og
Trondheim kommune opprettet et
samarbeid ved skredområdet.
• Skredområdet ble avsperret og
overvåket.
• NVE besluttet å starte grunnboringer (utført av Trondheim
kommune) og sette i gang
sikringstiltak så raskt som mulig.
• NGU var på befaring til
skredområdet. Det ble avtalt at
NGU skulle bidra til å kartlegge
grunnforholdene.
Alle foto: IL Solberg
Alle
Resistivitetsmålinger i 2 profiler
Hensikten med å måle resistivitet på Byneset:
Bidra til vurderingen av grunnforholdene etter kvikkleireskredet
Oppstikkende fjell, mulig grove masser, soner
med potensiell kvikkleire, og store lommer med
saltholdig, stabil leire
 Viktig informasjon for å antyde videre utvikling
av området
Boredata + resistivitetsdata ga grunnlag for å beregne stabilitet.
Deretter kunne vurderingene om tilbakeflytting gjøres.
Hvordan sikre mot skred i
kvikkleireområder?
Hvordan sikre mot skred i kvikkleireområder?
• Grunnleggende:
– Kartlegge hvilken jordtype man har
– Forstå hvordan landskapet formes naturlig
– Undersøke godt før man bygger hus og veger (stabilitet)
Hvordan sikre mot skred i kvikkleireområder?
• Grunnleggende:
– Kartlegge hvilken jordtype man har
– Forstå hvordan landskapet formes naturlig
– Undersøke godt før man bygger hus og veger (stabiliet)
• Spesifikt:
–
–
–
–
–
Hindre elveerosjon
Unngå å fylle på toppen av en skråning
Unngå å grave i bunnen av en skråning
Sette ned peler/spunt
Lage kalk-sementpeler
Sluttord
Resistivitetsmetoden er nyttig både geologisk
og geoteknisk, for å kartlegge mulige
kvikkleireforekomster og deres geometri :
• Gir et kontinuerlig bilde av grunnforholdene
• Informasjon om lagdeling i jorda og mulige
barrierer mot skred
• Gunstige borelokaliteter
• Relativt kostnadseffektiv og rask gjennomførbar
• Ikke-destruktiv metode
• Dreneringsmønster
Lokalbefolkningen blir ofte preget av
en skredhendelse…
På en låve i Rissa…
Foto: I.L. Solberg, desember 2009
Takk for meg