Grunnvannsmodellering som et verktøy for å estimere setninger rundt byggegroper

Abstract

Dette studie har sett på usikkerheter og verdien av å bruke grunnvannsmodellering som et verktøy under en planleggingsfase til et byggeprosjekt hvor det skal gjennomføres omfattende grunnarbeid. Motivasjonene bak oppgaven er prosjektet «Begrens skade II/Remedy». Det er et prosjekt hvor det gjøres en vurdering av forskjellige verktøy og tiltak som kan benyttes for å redusere omfanget av setningsskader. I sammenheng med dette prosjektet har det blitt samlet erfaringer og undersøkelser fra prosjekter der det har oppstått setningsskader på grunn av omfattende grunnarbeid. Det ene byggeprosjektet som ble kartlagt var Skøyen-Asker prosjektet, der en sekvens av det nye jernbanesporet ble lagt i en løsmassetunnel over Jongsjordet. Skøyen -Asker prosjektet er utgangspunktet for grunnvannsmodelleringen i denne masteroppgaven. Tilnærmingen i oppgaven var å først kartlegge geologiske og hydrogeologiske forhold, basert på tidligere grunnundersøkelser. Basert på kartleggingen ble det etablert en 2D grunnvannsmodell. Denne modellen er et forenklet utsnitt av området på Jong. Dette er gjort for å minske feilkilder slik at påvirkningen av modellens geometri, parametere og grensebetingelser kan studeres nærmere. Resultatene fra kartleggingen viser at løsmassene på Jong består av et morenedekke som ligger over berggrunnen med overliggende leire. Dette resulterer i at det er en lukket akvifer rett over berggrunnen, hvor det er lite nydannelse av grunnvann som fører til et sensitivt system ovenfor en drenering. Modelleringen av forskjellige scenarioer viste en rask drenering i morenelaget som etter hvert drenerte det overliggende leirelaget. Størrelsesorden på responsen viser store variasjoner ved ulike scenarioer der det blir variert med hydraulisk konduktivitet, lagtykkelse og grensebetingelser, hvor hydraulisk konduktivitet er den parameteren som fører til størst usikkerhet i modellen. Grensebetingelsen som definerer senkningen av grunnvannsstanden i byggegropen kan føre til en overprediksjon, men for å få en mer detaljert grense kan det være nødvendig med mer informasjon om hvor mye vann som potensielt kan dreneres gjennom lekkasjepunktene. En lignende grunnvannsmodellering vil være et godt verktøy for å gjøre en enkel risikovurdering i planleggingsfasen. Den vil ikke gi presise prediksjoner, men vil gi en god forståelse av akviferens respons, tidsforløpet og potensiell påvirkningsradiusen i området.

In this thesis the uncertainty in a groundwater model has been studied, and the value of using models as a tool to evaluate the risk of draining the area surrounding a deep excavation is discussed. The motivation behind this thesis is the project “Begrens skade II/Remedy”. This project is evaluating different tools and measures that can be used to reduce damages that can occur because of comprehensive groundwork. In an earlier study, several building projects have been mapped and evaluated to identify why this damage is occurring. One of the building projects that was mapped is “Skøyen-Asker”, where a new tunnel was built in the sediments at Jong. This project is used in this thesis to make a 2D groundwater model and for a further discussion about the value of using a simplified model. The approach to this issue was to start mapping the geology and the hydrogeology, based on former ground investigation. The investigation was visualized in QGIS and a numeric visualizing program, Leapforg Work. Based on this mapping, the groundwater model was defined. The model is a simplified 2D model of Jong, where different parameters, boundary conditions and geometry were studied. The sediments are mainly marine clay with underlying moraine, making it a confined aquifer system. The amount of freshly formed groundwater is small, that will mean that this aquifer is sensitive when it comes to drainage. Results from the modelling shows a quick response in the moraine, where a drainage of the overlying clay is starting after a while. The sensitivity study shows that several of the parameter and boundary conditions are affecting how quick the aquifer is responding and how big the affected area is at the end of the simulation. The parameter that will contribute with the largest range of results within the expected domaine is hydraulic conductivity. Other uncertainties, such as specific storage and thickness of the moraine will also contribute to uncertainty, but the model is not as sensitive to this as hydraulic conductivity. The boundary condition that is set for the excavation can give an overprediction, even though this is not the case at Jong. To define this boundary condition differently it is necessary to have more information about the flux at the leakage points. This study is showing that an equivalent groundwater model can be a good tool to evaluate the risk of a drainage. The results will not be accurate, but it will contribute with a good understanding of the aquifers response, time perspective and how big the affected area can be.