Fengselstomta - en naturlig skråning med marginal sikkerhet - Vesentlig forbedring med topografiske stabiliseringstiltak

Tema for denne masteroppgaven er skråningsstabilitet, med utgangspunkt i skråningen fra Fengselstomta ned til Nidelva ved Studentersamfundet i Trondheim kommune. Funn av dyptliggende kvikkleire på Fengselstomten øst for Studentersamfundet gir problemer med stabilisering og fundamentering i forbindelse med utbygging av campus Gløshaugen. Tilstanden til skråningen er modellert numerisk i elementmetodeprogrammet PLAXIS 2D, der styrkereduksjonsmetoden «cϕ reduksjon» er brukt for beregning av sikkerhetsfaktorer i både udrenert- og drenert tilstand. Resultatene viser at sikkerhetsmarginen mot udrenert brudd (F = 1,23) i skråningen ikke tilfredsstiller gjeldene regelverk. For langtidssituasjonen med drenert tilstand er kravene til sikkerhetsfaktor tilfredsstilt. For udrenert tilstand er det derfor utført stabilitetsanalyser og beregninger etter bruk av prinsippet «prosentvis forbedring» med topografiske tiltak, der minimumskravet for skråningen ble estimert til 6 % forbedring etter utbygging. Problemstillingen i oppgaven har hatt fokus på å belyse hvordan topografiske tiltak kan utføres og etableres for å sikre at kravet om vesentlig forbedring oppfylles, og om prinsippet om prosentvis forbedring for skråningen er gyldig og gjennomførbart. Tiltakene som er utredet er avlastning av Fengselstomta og skråningstoppen, samt to alternative motfyllinger i bunn av skråningen. Beregningene konkluderer med at avlastning på 2 meter kan oppnå en prosentvis vesentlig forbedring på i underkant av 10 % for opprinnelig sikkerhetsfaktor. Dette gir endelig sikkerhetsfaktor F = 1,35 etter utbygging, og vurderes som det best egnede topografiske tiltaket. Motfylling av Eklogitt er også velegnet som tiltak, på bakgrunn av den høye tyngdetettheten til materialet. Ved etablering som naturlig forlengelse vil en slik motfylling tilføre en gunstig last på elvebunnen der kritisk glideflate i utgangspunktet er lokalisert. Dette resulterer i en vesentlig forbedring på ca. 6,6 %, og tilfredsstiller minimumskravet. Betongmotfylling vurderes som mindre egnet hovedsakelig grunnet lavere tyngdetetthet og mer omfattende etablering. Det er valgt å se bort ifra stabilitetsanalyser ved bruk av lette masser. Stabilitetsanalysene i oppgaven viser at det er mulig teoretisk sett å oppnå en prosentvis vesentlig forbedring av sikkerhetsfaktoren for skråningen, men at dette i praksis vil karakteriseres som vesentlige inngrep som vil være utfordrende å gjennomføre. Som metode konkluderes det med at elementmetodeprogrammet PLAXIS er velegnet for stabilitetsanalyser av skråninger, men at metoden med cϕ reduksjon stiller krav om at dimensjonerende materialparametere er av god kvalitet for analysen. En stor andel av masteroppgaven har derfor vært innhenting av bakgrunnsdata, vurdering av grunnundersøkelser, tolkning av lagdeling og materialparametere, og tolkning av følsomheten i disse jorddataene. Det er blant annet utført en SHANSEP-analyse for bestemmelse av udrenert skjærstyrke til leirematerialene i skråningen. Den dyptliggende kvikkleiren i en slik naturlig skråning kompliserer mulighetene for topografiske stabiliseringstiltak og en utbygging av Fengselstomta. Derfor anbefales det bruk av direkte stabiliserende grunnforsterkningsteknikker for realisering av utbyggingen