Analyse av problemstillinger knyttet til realistisk kvantifisering av svelletrykk på sikringskonstruksjoner i tunneler

Dimensjonering av sikring i tunneler med svellende sleppematerialer kan skape problemer da det er vanskelig å vite hvor stort svelletrykk som oppstår på sikringskonstruksjonen. Dette kommer av at det ved laboratorietesting er mange usikkerheter, og svelletrykk målt i laboratoriet ved ødometeranalyse ikke vil gi noen direkte sammenheng med in-situ svelletrykk i tunnelen. Blant usikkerhetene er preparering av prøven blant de største. Dette fordi det ved preparering er partikler på mindre enn 20 μm som blir skilt ut og brukt til testing. Det er også usikkerheter knyttet til forholdene i tunnelen som også må tas hensyn til når sikring skal dimensjoneres. Størrelse og orientering på den svellende sonen og endrede forhold i denne er viktige aspekter i denne sammenhengen. Ved innhenting av prøver fra flere prosjekter er det preparert og testet flere prøver fra samme sone. Dette er gjort for å undersøke hvordan svelleegenskaper forandres i en sone. To til fire prøver fra samme sone er preparert og det er sett på innholdet av svellende mineraler og hvordan fri svelling og svelletrykk ved ødometertest varierer. Det viser seg at mineralsammensetningen, og dermed innholdet av svellende mineraler, er relativt lik gjennom hele sonene, mens egenskapene varierer. Dette gjør det vanskelig å dimensjonere sikring. For sikring mot svelleleire er det kun Håndbok N500 Vegtunneler fra Statens vegvesen som har dimensjoneringskriterier, men dette kriteriet gjelder kun for soner over 2 meter og svelletrykk fra ødometer på mer enn 0,5 MPa. Det finnes også annen litteratur med anbefalinger, men denne kommer kun med forslag til forskjellige sikringsmåter og tar ikke hensyn til laboratorieresultater eller størrelse på sonen. Det er i tillegg gjort en numerisk analyse for å se på hvordan en sikringskonstruksjon blir påvirket av svelletrykk. En sensitivitetsanalyse av dette ble utført ved å se på hvordan deformasjonen på tunnelperiferien ble påvirket av ulike svelletrykk. Analysen viste at sikringskonstruksjonen kan motstå et in-situ svelletrykk på 0,1 MPa på en tilfredsstillende måte. Ved økende svelletrykk vil også deformasjonen på tunnelperiferien øke, men økningen i deformasjon vil avta etter hvert som svelletrykket økes. På bakgrunn av resultatene er det viktig å ta prøver tett nok i leirsoner som kan være svellende, slik at egenskapene til leiren er kjent ved dimensjonering av sikring. Det er også viktig å tolke resultatene man får inn konservativt på grunn av de store usikkerhetene som finnes ved testing av egenskaper i laboratoriet