Structural and Engineering Geological Investigation of Fracture Zones and Their Effect on Tunnel Construction

• Main Author: Alfvén, Linda
• Format: Others
• Language: English
• Published: Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper 2015
• Subjects: Fault zone; drill core; tunnel construction; 2D models; Förkastningszon; borrkärna; tunnelbyggnation; 2D-modeller
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-272495

This thesis project was conducted in connection with the project, Stockholm’s future sewer pipeline, which is a planned sewer pipe that will run through a tunnel from western to southern Stockholm. This tunnel will pass under Lake Mälaren between Eolshäll and Smedslätten, where there are two faults indicated on the geological map, that could affect the tunnelling and create risks during the construction. Geophysical- and water-loss measurements along with core drilling have been carried out in the area. The objectives of this thesis are to create a structural and engineering geological understanding of the passage beneath Lake Mälaren based on drill core mapping, field work, data from previous investi-gations and 2D-models of the tunnel excavation both within and outside the indicated fault zone. The core mapping supports the existence of one fault zone, which is indicated on the geological map supported by water-losses at several places along the drill core as well as core losses. Field work indi-cated the existence of a conjugate fracture sets.The 2D-models present plastic behaviour of the rock in the fault zone as the worst case scenario during excavation with the highest deformation displacement. The excavation procedure and the tunnel form also play a significant role. Since this thesis highlights some significant risks and problems that can occur during tunnelling, its findings may be useful during the tunnel construction. === Denna uppsats är skriven med koppling till projektet, Stockholms framtida avloppsledning, vilket inkluderar en ny tunnel för transport av avloppsvatten från västra till södra Stockholm. Tunneln kommer att passera under Mälaren mellan Smedslätten och Eolshäll, där det är två förkastningar indikerade på geologiska kartor som kan orsaka stora risker för byggnationen av tunneln. Geofysiska mätningar, kärnborrning och vattenförlustmätning har tidigare utförts i området. Målen för denna uppsats är att skapa en geologisk- och bergmekanisk förståelse för tunnelpassagen under Mälaren utifrån kärnkartering, fältarbete, data från tidigare undersökningar och 2D-modeller av tunneluttag i den indikerade zonen och utanför. Kärnkarteringen stödjer existensen av en förkastningszon som finns på den geologiska kartan. Flertalet vattenförluster är indikerade längs med hela kärnan tillsammans med en del förekomster av kärnförluster. Fältarbetet indikerar på förekomst av ett konjugerande sprickset. 2D-modeller över tunneln visade att olika egenskaper på berget samt hur uttaget av tunneln sker har betydelse för deformationernas storlek. Den här uppsatsen belyser några viktiga problem och risker som kan uppstå under tunnelbyggnationen, dessa upptäckter kan därför vara användbara och värdefulla under hela byggnationen.