Udrenerte effektivspenningsbaserte stabilitetsanalyser av naturlige skråninger

Kvikkleire er et velkjent problem i Norge og så sent som i desember 2020 gikk det et stort kvikkleireskred på Gjerdrum som krevde 10 menneskeliv og ett ufødt barn. På grunn av den overhengende faren for nye skred er det viktig å beregne sikkerheten mot skred. Sikkerheten mot skred kvantifiserer hva skråningsstabiliteten er, og blir differensiert mellom kort- og langtidsstabilitet. Det er ulike krav for hvor stor sikkerheten mot skred skal være i kort- og langtidstilfeller. I de aller fleste tilfellene blir korttidsstabiliteten beregnet med totalspenningsanalyse og langtidsstabiliteten med effektivspenningsanalyse. Når en skråning står på brudd og stabiliteten i skråningen er kritisk lav (F=1,00), skal begge analysene vise denne sikkerheten. Det er i flere geotekniske rapporter observert at dette ikke er tilfellet og at korttidsstabiliteten er kritisk lav, samtidig som langtidsstabiliteten er betydelig høyere og godt innenfor kravet. Hensikten med denne masteroppgaven er å undersøke korttidsstabiliteten til naturlige skråninger ved bruk av effektivspenningsanalyser, samt sammenligne langtidsstabiliteten med den udrenerte korttidsstabiliteten. For å gjøre det brukes en jordmodell (ESAU) i det geotekniske beregningsprogrammet PLAXIS. ESAU-modellen er utviklet av Geir Svanø og implementert i PLAXIS av Gustav Grimstad. Jordmodellen tar inn Janbus poretrykksparameter, D, som er et mål på dilatans. I utgangspunktet var ikke modellen testet i stor grad i PLAXIS. Jordmodellen ble derfor innledningsvis testet ut på et hypotetisk skråningsprofil for kvalitetskring og for å avdekke feil og mangler. Videre er kvikkleireskredene ved Kråknes, Skjeggestad, Byneset og Kattmarka tilbakeregnet. Det er gjort for å undersøke hvilken verdi av Janbus poretrykksparameter, D, som er nødvendig for at skråningene skal nå en bruddtilstand. Avslutningsvis blir ESAU-modellen brukt i modelleringen av to naturlige skråninger ved Moss og Grorud, der det er funnet stor forskjell i kort- og langtidsstabilitet. Resultatene fra beregningene viser at ESAU-modellen fungerer godt til å analysere stabiliteten i skråninger. Langtidsstabiliteten i skråningen blir identisk representert av ESAU-modellen som Mohr-Coulomb i de fleste tilfeller, og er, i motsetning til korttidsstabiliteten, uavhengig av poretrykksparameteren D. Det er funnet ut at jordmodellen ikke er så robust og at modifisering av modellen er nødvendig for at den skal fungere fullverdig i alle tilfeller. Korttidsstabiliteten blir også likt representert hvis det brukes en lav positiv verdi for poretrykksparameteren, D. Dersom D reduseres og blir stadig større negativ, reduseres korttidsstabiliteten helt til den konvergerer mot en endelig verdi. Det er også funnet ut at effektivspenningsanalyse kan brukes i beregninger for å finne korttidsstabiliteten til skråninger, men at resultatene ikke nødvendigvis er tilsvarende de fra en totalspenningsanalyse. Grunnen til at analysene beregner ulik stabilitet kommer hovedsaklig fra at analysene bruker ulike jordparametere for beregning av styrken til jorden. Når totalspenningsanalyse brukes, er det viktig å bruke den faktiske udrenerte skjærstyrken for jordmaterialet. På den annen side er det viktig å vite poretrykksfordelingen når effektivspenningsanalysen brukes for å beregne representativ skråningsstabilitet