Inre erosion i
dammtätkärnor av morän
Hans Rönnqvist
1
Stort tack till:
• SVC
• LTU och WSP
• Handledare (Sven Knutsson och Peter Viklander)
• Dammägare VF, Skekaft, VRF, Statkraft (jordprover)
2
Bakgrund
Inre erosion: grundkurs
Laborativ studie och resultat
Slutsats
3
Initiering
Fyllningsdammar med
tätkärna av morän:
Fortgående
Fortsättning
Brottsfas
- Många incidenter (initiering / fortgående)
- Få dammbrott (fortgående / fortsättning / brottsfas)
Fortgående / filterberoende / bakåtskridande erosion
Initiering / Tätkärna / eroderbarhet / suffusion (?)
4
Bakrund
5
Månggraderat, ickeplastisk till lågplastisk,
icke-kohesivt
(kollapsande).
6
Sherard (1979)
Bakrund
Bakgrund
Inre erosion: grundkurs
Laborativ studie och resultat
Slutsats
7
Initieringsmekanismer
Symptom / tecken:
• Sjunkhål
• Portrycksförändring
• Läckageförändring
• Grumlingar
8
Garner and Fannin (2010)
Fortgående fas
9
Fannin and Slangen (2014)
Garner and Sobkowicz (2002)
Bakåtskridande erosion
Field observation of backward erosion of the foundation
10
Garner and Sobkowicz (2002)
Fannin and Slangen (2014)
Suffusion
LTU suffusion test BE4
Bakgrund
Inre erosion: grundkurs
Laborativ studie och resultat
Slutsats
11
12
(Fannin and Slangen, 2014)
(Garner and Fannin, 2010)
(Bartsch, 1995)
Förutsättningar för suffusion och dess konsekvenser
Avsedda testvillkor (graderingar, packning och hydraulisk last)
LTU testmaterial (geotekniska egenskaper, etc)
Testprogram (experiment)
Testapparat – permeameter (försöksuppställning)
Tillvägagångssätt / procedur (preparering, behandling)
Resultat och analys
Komponenter
13
(Cedergren, 1989)
Hydraulisk gradient:
Inom ramen för vad som kan
förväntas i praktiken så användes ej
högre gradienter än: iavr 10.
• “Well compacted”: 95% av
modifierad Proctor-densitet.
• “Moderately compacted”: 90%
av modifierad Proctor-densitet.
14
(Fell et al, 2005: Geotechnical
engineering of dams)
Packningsgrad:
23 existing dams with probable occurrence
of internal erosion
Eftersträvade graderingar:
Grovkornig morän, I likhet med den grova delen hos kurvskaran för
befintliga dammar.
15
Swedish survey (1987)
16
Jordprover från befintliga dammars tätkärna eller täkt.
Icke-plastisk, icke-kohesiv morän
Medelkorniga moräner
GR
BE
RA
ST
(Byggforskningsrådet, 1989)
17
Grovkorniga moräner
GR
BE
RA
ST
(Byggforskningsrådet, 1989)
18
+
Natural soil
19
=
Aggregates
Till-mixture
20
12 testmaterial.
• finjordshalt = 4 to 37 %
• Lera = 0 to 5 %
Eftersträvade graderingar jämfört med erhållna.
21
Density ratio to Modified Proctor MDD
% by weight of aggregates
90 % packningsgrad i allmänhet (två test med 95 %).
Varaktighet: från 5h till 1845h (77 dagar).
22
Rigid wall steel cylinder.
300 mm
• 3 ports for pwp monitoring
• Height 450 mm
• Constant head tank
23
• BE1: stable performance
• BE4: unstable performance (suffusion)
• ST2: unstable performance (bakåtskridande
erosion - GBE)
24
Stable
Unstable (GBE)
Unstable (Suffusion)
BE1: stable performance
Streckad linje = initial kornkurva
1-4 = lager, post-test
25
26
Utvärderingssteg:
• Forensisk
• Mätdata
• Kornstorleksanalys (post test)
27
BE4: unstable performance (suffusion)
BE4: unstable performance (suffusion) – Forensic
examination
28
29
BE4: unstable performance (suffusion)
Streckad linje = initial kornkurva
1-4 = lager, post-test
30
ST2: unstable performance (GBE)
31
ST2: unstable performance (GBE)
32
33
ST2: unstable performance (GBE) Pre-test
Post-test
Streckad linje = initial kornkurva
1-4 = lager, post-test
34
Bakgrund
Inre erosion: grundkurs
Laborativ studie och resultat
Slutsats
35
36
Ökande sårbarhet med minskande finjordshalt.
37
Ökande sårbarhet med minskande sandinnehåll.
38
Starkt samband indikerar att grovkorniga moräner (med
lågt sand- och silt-innehåll) är mottagliga för suffusion
Laboratory study
Select results
Dvs., kornstorlekar inte
ovanliga i den grova delen av
tätkärnors kurvskara i
befintliga dammar.
39
BE4 (suffusion)
V/V = 0
ST2 (bakåtskridande
erosion
V/V < 0
40
Tack för
uppmärksamheten!
//Hans Rönnqvist
41