Transcript KARLSBORG-MUDDRING FARLED

Kalix kommun
KARLSBORG-MUDDRING FARLED
Rapport Teknisk Beskrivning Geoteknik (TBGeo)
Luleå 2010-10-25
SWECO Infrastructure AB
Peder Hansson
Granskare
ra02s 2005-11-11
Tommy Edeskär/Daniel Albing
Handläggare
Uppdragsnummer 2473807-200
S W E C O I nfr astr uct ur e AB
Västra Varvsgatan 11
Box 50120, 973 24 Luleå
Telefon 0920-355 00
Telefax 0920-355 45
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc
Innehållsförteckning
1
Uppdrag
2
2
Områdesbeskrivning
2
3
Geotekniska undersökningar
2
4
4.1
4.2
4.3
Utvärderade materialegenskaper
Odränerad skjuvhållfasthet
Volymförändring
Klassificering enligt PIANC
2
3
4
4
5
5.1
5.2
5.3
Beräkningar stabilitet
Förutsättningar
Direktmetoden
Kontrollberäkning av farligaste glidytan
4
4
5
6
6
Slutsatser
6
7
Kontroll
6
Bilagor
Rapport Geoteknik (RGeo)
Stabilitetsberäkning
ra02s 2005-11-11
Bilaga 1
Bilaga 2
Kalix kommun
2010-10-25
Karlsborg-MUDDRING farled
1 (7)
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc
1
Uppdrag
SWECO Infrastructure AB i Luleå har på uppdrag av Kalix kommun
genomfört en geoteknisk undersökning av den del av farleden in till
Karlsborgsverken som avses att muddra. Syftet med den geotekniska
undersökningen är att:
 Fastställa lutningen på ytterslänterna i den muddrade farleden.
 Ta fram materialegenskaper på sedimenten för
muddringsentreprenören.
2
Områdesbeskrivning
Farleden som ska muddras är ca 3 km lång, från Karlsborgsverken
och ut mellan Kvarnören och Stor-Jakobgrundet i Kalix kommun.
Farledens bredd i normalsektion är 45 m men varierar bl.a. vid kaj.
Muddringsarbetet skall ske ner till nivån -8,0 till -8,5 relativt
medelvattenytan år 2004 vilket motsvararnivåerna -8,15 till -8,65 m i
höjdreferenssystem RH70.
Sedimenten består huvudsakligen av lösare sediment. Lagerföljden
består av dy, gyttjig sulfidsilt och morän. Längre ut i farleden finns
inslag av morän/sandskikt i den gyttjiga sulfidsilten.
3
Geotekniska undersökningar
Geotekniska undersökningar redovisas i bilaga 1 Geoteknisk
undersökning (RGeo).
4
Utvärderade materialegenskaper
ra02s 2005-11-11
Den geotekniska undersökningen omfattade vingborrförsök och
kolvprovtagning. Vingborrförsöken är utvärderade enligt SGF publ
2:93. Laboratorieprotokollen redovisas i RGeo.
Den odränerade skjuvhållfastheten från fallkonförsök har korrigerats
enligt rekommendationer från SGI rapport 69 ”Sulfidjord – geoteknisk
klassificering och odränerad skjuvhållfasthet”.
Kalix kommun
2010-10-25
Karlsborg-MUDDRING farled
2 (7)
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc
Den geotekniska klassificeringen är utförd enligt anvisningar av
Öhlund 1980. I grunden används PIANCs (Permanent International
Association of Navigation Congress) klassificeringssystem.
Torrsubstanshalten har beräknats med laboratoriebestämd vattenkvot
och skrymdensitet.
4.1
Odränerad skjuvhållfasthet
Den utvärderade odränerade skjuvhållfastheten i de undersökta
sedimenten redovisas i figur 1. Skjuvhållfastheten för sedimenten
ökar med djupet men eftersom muddringsdjupet uppgår till maximalt
3 m relativt bottennivån kan inte denna skjuvhållfasthetsökning
tillgodoräknas. Utvärderad skjuvhållfasthet i sedimenten som berörs
av muddring uppgår till 2-4 kPa.
Korrigerad skjuvhållfasthet [kPa]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Nivå under botten [m]
0
1
2
3
4
5
y = 0,7154x - 0,9506
R2 = 0,7446
6
7
ra02s 2005-11-11
Figur 1. Utvärderas odränerad skjuvhållfasthet relativt bottennivån.
Kalix kommun
2010-10-25
Karlsborg-MUDDRING farled
3 (7)
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc
4.2
Volymförändring
Muddringen innebär att sedimenten störs vilket medför att de
muddrade sedimenten ökar i volym jämfört med in-situ volymen.
Volymförändringen påverkas bland annat av vald muddringsmetod. I
tabell 1 redovisas förväntad volymökning för aktuellt sediment
(Öhlund 1980).
Tabell 1. Volymökning av sediment orsakad av muddringsmetod (Öhlund 1980).
4.3
Metod
Volymökning
Gripskopa
15 %
Paternosterverk
50 %
Sugmuddring
60 %
Klassificering enligt PIANC
En sammanställning av tidigare undersökningar och denna
undersökning visar att sedimenten som ska muddras i huvudsak
består av lösa sediment men att även sandskikt förekommer. Enligt
PIANCs klassificeringssystem klassas muddringsmassorna enligt
tabell 2.
ra02s 2005-11-11
Tabell 2. Klassificering enligt PIANC (PIANC 1984).
Huvudbenämning
Kornstorlek
Organiskt innehåll
TS-halt
Hållfasthet
Dy
-
Högt
54 %
Mycket lös
Gyttjig sulfidsilt
< 0,06 mm
Högt
45 %
Mycket lös
Sand/morän
0,06-2 mm
Lågt
80 %
Icke-plastiskt
5
Beräkningar stabilitet
5.1
Förutsättningar
Sedimenten som muddras består av gyttjig sulfidsilt. Sedimenten kan
antas ha låg permeabilitet eftersom materialet dels är finkornigt och
dels har ett högt organiskt innehåll. Slänterna är belägna under
vattenytan vilket innebär att skillnaden i vattentryck mellan slänterna
Kalix kommun
2010-10-25
Karlsborg-MUDDRING farled
4 (7)
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc
och det omgivande fria vattnet kan antas vara mycket små. För
stabilitetsberäkningarna används därför totalspänningsanalys.
För muddringsarbeten är rekommenderad säkerhetsfaktor för
släntstabilitet 1,4-1,5 (Herbich 1975).
5.2
Direktmetoden
Fc
För att få en översiktlig bild över stabiliteten för den muddrade
farleden har direktmetoden använts för överslagsberäkning enligt
Skredkommisionens anvisningar (Skredkommissionen 1995). Syftet
med beräkningarna är att studera av konsekvenserna av val av
hållfasthetsparameter (odränerad skjuvhållfasthet) för totalstabiliteten
för olika släntvinklar. En sammanställning av resultaten redovisas i
figur 2.
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
2 kPa
3 kPa
4 kPa
5 kPa
6 kPa
1:10 1:9
1:8
1:7
1:6
1:5
1:4
1:3
1:2
1:1
Släntlutning
Figur 2. Totalsäkerhetsfaktor för cirkulärcylindriska glidytor beräknad med
direktmetoden som funktion av val av hållfasthetsparameter och släntlutning.
ra02s 2005-11-11
Den utvärderade odränerade skjuvhållfastheten för aktuellt
muddringsdjup varierar mellan 2-4 kPa. För att uppnå en tillräckligt
hög säkerhetsfaktor (Fc=1,4-1,5) för släntstabiliteten krävs en
släntlutning som inte är brantare än 1:5.
Kalix kommun
2010-10-25
Karlsborg-MUDDRING farled
5 (7)
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc
5.3
Kontrollberäkning av farligaste glidytan
En mer ingående beräkning av släntstabilitet för att verifiera den
farligaste glidytan för det minst fördelaktiga fallet, d.v.s. störst
muddringsdjup, har genomförts med totalspänningsanalys i
programmet Postograf. Vid en släntlutning på 1:5 uppnås Fc=1,52
vilket uppfyller stabilitetskravet, se bilaga 2.
6
Slutsatser
För att uppnå erforderlig släntstabilitet rekommenderas en
släntlutning i muddrad farled som inte överskrider 1:5.
En sammanställning av klassificering av muddermassorna enligt
PIANC redovisas i tabell 3.
Tabell 2. Klassificering enligt PIANC (PIANC 1984) av muddermassor.
Huvudbenämning
7
Kornstorlek
Organiskt
Hållfasthet
TS-halt
[mm]
innehåll
Dy
-
Högt
Mycket lös
54
Gyttjig sulfidsilt
< 0,06
Högt
Mycket lös
45
Sand/morän
0,06-2
Lågt
Icke-plastiskt
80
[%]
Kontroll
ra02s 2005-11-11
I produktionsskedet skall det kontrolleras att de verkliga
sedimentförhållandena stämmer överens med det som projekteringen
baserats på.
Kalix kommun
2010-10-25
Karlsborg-MUDDRING farled
6 (7)
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc
Referenser
Herbich, J. B. 1975. Coastal & deep ocean dredging, Gulf Publishing
company, Houston, ISBN 0-81201-194-1.
PIANC, 1984. Classification of soils & rocks to be dredged.
Permanent International Association of Navigation Congress. Bryssel.
Skredkommissionen, 1995. Anvisningar för släntstabilitetsutredningar,
Rapport 3:95, Statens Geotekniska Institut, Linköping.
ra02s 2005-11-11
Ölundh, E. 1980. Metoder och utrustning för muddring och tippning av
muddermassor, SNV PM 1245, Statens Naturvårdsverk, Stockholm.
Kalix kommun
2010-10-25
Karlsborg-MUDDRING farled
7 (7)
Uppdrag 2473807-200;
c:\documents and settings\dalb\desktop\karlsborg
muddring\tbgeo\pm geo rev dalb 101028.doc