In 2010, at the east coast of Sweden’s sparsely populated North, a new mode of travel was introduced to connect the region via high-speed railway, Botniabanan, and with no regional history questions on the regional effects of this new mode of travel are spurred. This paper addresses such questions in terms of, firstly, comparing the intended and potential regional effects of the railway and, secondly, by comparing the project with other Swedish railroad investments. The results show that, despite reasonably favorable preconditions both theoretically and geographically, the profitability and the function of the project turned out considerably lower than expected and its regional effects are still unclear, pending further investments in neighboring systems. Reasons for optimism, however, can be found in the broadly defined benefits that due to methodological issues were excluded from cost-benefit calculations, as well as in beneficial effects of other contemporary Swedish railroad investments. In the case of contemporary railroad investments varying circumstances and research agendas impede a well-defined conclusion, but high-speed railway connection in contemporary Sweden shows potential.

Diss. Umeå : Umeå universitet, 2006.

I föreliggande rapport har inventering och dynamiska kontroller utförts på 76 järnvägs­broar längs Botniabanan. Samtliga broar är byggda under perioden 1999 – 2009 och dimensionerade statiskt för tåglast BV2000. Broarna kan indelas i tre grupper; balk- och plattbroar, plattrambroar och samverkansbroar. Baserat på förenklade dynamiska analyser erhålls ett överskridande av den vertikala accelerationen för 75 % av alla plattrambroar och 40 % av alla balk- och plattbroar. Överskridande erhålls även för 4 av 9 samverkansbroar. Av totalt 76 analyserade broar motsvarar detta 41 broar som inte uppfyller kravet på sth 250 km/h. En sänkning till sth 200 km/h ger att 26 broar inte klarar de dynamiska kraven. Fyra broar har en nominell kritisk hastighet under 120 km/h. För plattrambroarna är accelerationsnivån i hög grad beroende på grundläggnings­förhållandena. Enligt tidigare BV Bro medräknades endast frekvenser upp till 30 Hz, vilket i kombination med antagande om oeftergivliga stöd ofta resulterade i att dynamiska kontroller inte utfördes för plattrambroar. Eftergivlighet hos grund­läggningen resulterar i vertikala stelkroppsmoder som i kombination med med­svängande massa av angränsande fyllning ger låga egenfrekvenser och därmed låga resonanshastigheter. För balkbroar beräknas mycket höga accelerationsnivåer då dessa är utformade med ändskärmar. Orsaken är att tåglasten inducerar en stötbelastning då den passerar änden på ändskärmen. Detta ger höga accelerationsnivåer även i angränsande spann, även utanför ett resonanstillstånd. Plattbroar ger ofta högre accelerationsnivåer jämfört med motsvarande balkbroar, beroende på att en lägre böjstyvhet ger lägre resonanshastighet. Detta förvärras kraftigt för plattbroar utformade med ändskärmar, vilket identifierats för t.ex. bro över Sidensjövägen. För samverkansbroarna beror de höga accelerationsnivåerna på en kombination av låg böjstyvhet och låg massa, vilket ger en låg resonanshastighet och hög accelerations­nivå. Problemet är störst för två fritt upplagda broar, Banafjälsån och Bryngeån. Förslag på fortsatta utredningar i syfte att påvisa att fler broar klarar de dynamiska kraven inkluderar mer avancerade analysmetoder i kombination med fältmätningar och kontrollerad excitering. Det bedöms i nuläget finnas stor potential att påvisa lägre accelerationsnivåer baserat på mindre konservativa antaganden om t.ex. dämpning och samverkan mellan bro och omgivande fyllning. / <p>QCV 20130529</p>

Syftet med studien är att undersöka hur kompensationsåtgärder tillämpas vid två olika infrastrukturprojekt i Sverige. Genom en kvalitativ innehållsanalys av material och dokumentation kring fallen Botniabanan och Förbifart Stockholm har frågor om problem/svårigheter som bedöms förekomma i kompensationsprojekten, hur naturen värdesätts och om kompensationsåtgärder legitimerar exploatering besvarats. Resultatet av studien visar att det finns svårigheter i att utvärdera behovet av kompensationsåtgärder på grund av osäkerheter kring projektens miljöeffekter vilket försvårar valet av lämpliga kompensationer. Infrastrukturprojektens komplexitet, med avseende på de olika naturvärden som påverkas under bygg- och driftskedet komplicerar tillämpningen av kompensationsåtgärder. Miljökonsekvensbeskrivningarnas brist på saklighet, tydlighet och konsekvens ger inte en objektiv bild av behovet av kompensation. Det finns en tydlig risk för underskattning av infrastrukturprojektens påverkan på naturvärdena i skyddade naturområden. Det antropocentriska perspektivet är den centrala utgångspunkten för tillämpningen av kompensationsåtgärder. Kompensationsprincipen legitimerar exploatörers möjlighet till att använda sig av skyddad mark i naturreservat och/eller Natura 2000-områden. / The purpose of this study is to examine how compensation measures are applied at two different infrastructure projects in Sweden. Through a qualitative content analysis of materials and documentation surrounding the cases Botniabanan and Förbifart Stockholm questions about the problems/difficulties that are deemed to occur in offset projects, how nature is valued and if compensation measures legitimize exploitation are answered. The result of the study shows that there are difficulties in evaluating the need for compensatory measures due to the uncertainties around environmental effects which complicate the choice of appropriate compensation. Infrastructure projects complexity, with respect to the various natural assets that are affected during the construction and operational phases complicates the application of compensatory measures. The environmental impact assessments lack of objectivity, clarity and consistency does not give an objective picture of the need for compensation. There is a clear risk of underestimation of infrastructure projects' impact on the natural values of protected natural areas. The anthropocentric perspective is the central starting point for the application of compensatory measures. Compensation principle legitimizes exploiters opportunity to make use of protected land in nature reserves and/or Natura 2000 areas.

In this paper, a statistical method is developed to improve predictive maintenance on railway track. The problem tackled is being able to predict when the next maintenance event should take place to guarantee a certain track quality class. To solve the problem, The prediction is made using track measurement data exclusively, with no maintenance history to support the data analysis. The dataset consists of track measurements taken over eleven years and 170 kilometres on the Bothnia line in Northern Sweden. Different track degradation models and machine learning approaches are discussed and implemented. In the end, the tool developed was able to predict track degradation with an error within reasonable bounds of the typical maintenance limit. This will allow an operator to predict the recommended date for the next maintenance event at all locations using only historical track measurements as an input and little to no user intervention on the programme. / I denna uppsats utvecklas en statistisk metod för att förbättra förebyggande underhåll av järnvägsspår. Det problem som utreds är att kunna förutsäga när nästa underhållsarbete bör äga rum för att garantera en viss kvalitetsklass på spåret. För att lösa problemet användes endast spårmätningar utan någon underhållshistorik som stöd för dataanalysen. Data består av spårmätningar som utförts under elva år och 170 kilometer på Botniabanan i norra Sverige. Olika modeller för spårförsämring och metoder för maskininlärning diskuteras och implementeras. I slutändan så kunde det utvecklade verktyget förutsäga spårets nedbrytning med ett fel som låg inom rimliga gränser av den typiska underhållsgränsen. Sammanfattningsvis så kommer detta att göra det möjligt för en operatör att förutsäga det rekommenderade datumet för nästa underhållsarbete på alla platser med endast historiska spårmätningar som indata och med liten eller ingen användarintervention i programmet.

<p>Rock groundwater has always caused major problems when tunnelling. Water leaking into tunnels can cause large problems, not only on the construction itself but also on the environment. A continuous water leakage can lead to a declining water supply, and geotechnical problems can occur as subsidence in the ground. Therefore it is of great importance to predict the consequences that can appear in the surroundings due to a declining groundwater surface.</p><p>The aim of the study was to investigate different methods for predicting leakage and changes in groundwater level due to tunnelling excavations in rock. This thesis was performed by comparing mathematical methods, actual groundwater changes and results from preliminary investigations.</p><p>Investigations were made for three railway tunnels planned by Botniabanan AB. Varvsbergstunneln (2 km), Åsbergstunneln (1 km) and Strannebergstunneln (1.4 km) all situated in the surroundings of Örnsköldsvik. During the time this thesis was performed, all tunnels have been fully excavated.</p><p>This thesis has emphasised difficulties in predicting groundwater behaviour as tunnelling excavations are made in rocks. The reason is the complex characteristics of rocks. The conductivity seems to be the parameter that is most difficult to determine with a high accuracy, and hence the accuracy shows in the results. Also the result is affected by the chosen mathematical method. Although careful preliminary investigations are made, it is hard to determine the rock characteristics with such accuracy that leakage and groundwater level changes can be predicted with high precision. However, mathematical methods are a good supplement when determining groundwater influences around railway tunnels in rock.</p> / <p>Vatten i berg har ofta inneburit stora problem vid tunnelbyggen. Vatten som läcker in i tunnlar kan orsaka stora problem på såväl konstruktionen som miljön och dessutom kan ett stort inflöde medföra stabilitetsproblem. Om vatten läcker in kontinuerligt kan omgivningarna dräneras så att vattentillgången minskar och geotekniska problem kan uppstå i form av sättningar i marken. Det är därför av stor vikt att prediktera inläckaget och de konsekvenser som kan uppstå på omgivningen till följd av en grundvattensänkning.</p><p>Syftet med arbetet har varit att undersöka olika metoder för att förutspå inläckage och nivåförändring av grundvatten i samband med tunnelbygge i berggrund. Arbetet utfördes genom att en jämförelse gjordes mellan matematiska metoder, verkliga grundvattenförändringar samt resultat från förundersökningar.</p><p>Undersökningar gjordes för tre järnvägstunnlar som är projekterade av Botniabanan AB. Varvsbergstunneln (2 km), Åsbergstunneln (1 km) samt Strannebergstunneln (1.4 km) som alla är belägna i närheten av Örnsköldsvik. Under examensarbetets gång har man hunnit driva igenom samtliga tre tunnlar.</p><p>Examensarbetet har påvisat svårigheterna i att förutspå grundvattnets beteende vid tunnelbyggen i berggrund. Detta beror på att berggrunden är ett komplext byggnadsmaterial vars egenskaper är svåra att bestämma. Konduktiviteten tycks vara den parameter som är svårast att bestämma med hög noggrannhet, och noggrannheten avspeglas i resultatet. Dessutom beror resultatet av vilken beräkningsmetod som väljs. Trots utförliga förundersökningar är det alltså svårt att bestämma bergets egenskaper med sådan noggrannhet att inläckage och nivåförändring av grundvatten kan förutspås med stor precision. Dock är matematiska metoder bra hjälpmedel för att bestämma grundvattenpåverkan kring järnvägstunnlar i berg.</p>

In the north of Sweden lots of the soil is naturally contaminated by acid sulfate. When soil gets in contact with oxygen an oxidation process begins which releases elements that may be harmful to the surroundings. When the Botniabanan was built, soil had to be transported from the railroad area to deposit sites. This study was made to investigate the suspicions a landowner had regarding if his estate had been contaminated sulphide soil soil during the building of the Botniabanan. To do that four pits were dug in the area where the soil had been deposited. Then the soil was analyzed to see the content of sulfate, iron, organic matters and water. When the results was compared to other studies it showed that the content of sulfate and organic matters was to low to classify the soil as an acid sulfate soil.

Utifrån nationalekonomiska teorier om samhällsekonomiska kalkyler och miljö utreds i uppsatsen om det togs tillräcklig hänsyn till miljöaspekter i de två samhällsekonomiska kalkylerna för Botniabanan. Fokus ligger på två miljöaspekter; värdet av intrång i natur och värdet av minskade koldioxidutsläpp till följd av förväntade trafiköverflyttningar, samt kalkylparametern diskonteringsräntan. Diskonteringsräntan har stor inverkan på kalkyler för projekt med långsiktiga effekter. Den första samhällsekonomiska kalkylen gjordes 1996 och hade en nettonuvärdeskvot på 0,54-0,83. Den andra gjordes 2004 till följd av ökade kostnader och hade en nettonuvärdeskvot på noll. Min slutsats är att det kunde ha tagits mer hänsyn till miljöaspekter i kalkylerna, vilket antagligen hade lett till större nettonuvärdeskvoter. Att kompensationsåtgärdskostnaderna var inräknade i den andra kalkylen kanske kan antas motsvara värdet av intrånget i natur. Att komplettera med någon typ av värdering hade dock varit önskvärt. Det går att anta att koldioxidvärderingarna i kalkylerna var något lågt satta, ett högre värde hade ökat nyttonuvärdekvoten. Samtidigt är det möjligt att prognoserna för trafiköverflyttning var överskattade och lägre prognoser hade minskat nettonuvärdeskvoten. Det går slutligen att argumentera för en lägre, alternativt avtagande, diskonteringsränta vilket hade ökat nettonuvärdeskvoten. Det finns dock betydande osäkerheter med de tre miljöaspekternas värden, varför det borde ha gjorts ett flertal känslighets- och scenarioanalyser.

Rock groundwater has always caused major problems when tunnelling. Water leaking into tunnels can cause large problems, not only on the construction itself but also on the environment. A continuous water leakage can lead to a declining water supply, and geotechnical problems can occur as subsidence in the ground. Therefore it is of great importance to predict the consequences that can appear in the surroundings due to a declining groundwater surface. The aim of the study was to investigate different methods for predicting leakage and changes in groundwater level due to tunnelling excavations in rock. This thesis was performed by comparing mathematical methods, actual groundwater changes and results from preliminary investigations. Investigations were made for three railway tunnels planned by Botniabanan AB. Varvsbergstunneln (2 km), Åsbergstunneln (1 km) and Strannebergstunneln (1.4 km) all situated in the surroundings of Örnsköldsvik. During the time this thesis was performed, all tunnels have been fully excavated. This thesis has emphasised difficulties in predicting groundwater behaviour as tunnelling excavations are made in rocks. The reason is the complex characteristics of rocks. The conductivity seems to be the parameter that is most difficult to determine with a high accuracy, and hence the accuracy shows in the results. Also the result is affected by the chosen mathematical method. Although careful preliminary investigations are made, it is hard to determine the rock characteristics with such accuracy that leakage and groundwater level changes can be predicted with high precision. However, mathematical methods are a good supplement when determining groundwater influences around railway tunnels in rock. / Vatten i berg har ofta inneburit stora problem vid tunnelbyggen. Vatten som läcker in i tunnlar kan orsaka stora problem på såväl konstruktionen som miljön och dessutom kan ett stort inflöde medföra stabilitetsproblem. Om vatten läcker in kontinuerligt kan omgivningarna dräneras så att vattentillgången minskar och geotekniska problem kan uppstå i form av sättningar i marken. Det är därför av stor vikt att prediktera inläckaget och de konsekvenser som kan uppstå på omgivningen till följd av en grundvattensänkning. Syftet med arbetet har varit att undersöka olika metoder för att förutspå inläckage och nivåförändring av grundvatten i samband med tunnelbygge i berggrund. Arbetet utfördes genom att en jämförelse gjordes mellan matematiska metoder, verkliga grundvattenförändringar samt resultat från förundersökningar. Undersökningar gjordes för tre järnvägstunnlar som är projekterade av Botniabanan AB. Varvsbergstunneln (2 km), Åsbergstunneln (1 km) samt Strannebergstunneln (1.4 km) som alla är belägna i närheten av Örnsköldsvik. Under examensarbetets gång har man hunnit driva igenom samtliga tre tunnlar. Examensarbetet har påvisat svårigheterna i att förutspå grundvattnets beteende vid tunnelbyggen i berggrund. Detta beror på att berggrunden är ett komplext byggnadsmaterial vars egenskaper är svåra att bestämma. Konduktiviteten tycks vara den parameter som är svårast att bestämma med hög noggrannhet, och noggrannheten avspeglas i resultatet. Dessutom beror resultatet av vilken beräkningsmetod som väljs. Trots utförliga förundersökningar är det alltså svårt att bestämma bergets egenskaper med sådan noggrannhet att inläckage och nivåförändring av grundvatten kan förutspås med stor precision. Dock är matematiska metoder bra hjälpmedel för att bestämma grundvattenpåverkan kring järnvägstunnlar i berg.

Artificial ground freezing as a method to temporarily stabilize and create hydraulic sealing in urban as well as in rural areas has been used in a number of Swedish construction projects, particularly during the last decade. One problem with the freezing of soil and rock is that fine-grained clayey types of soils have showed a tendency to under certain circumstances, during the thawing process, create a pore water overpressure and to consolidate, despite a change in the external loading conditions. In certain cases, this condition can be a desired effect as the soil mass after a freeze- and thaw cycle acquires overconsolidated properties. The main objectives of this study are, to describe and review the knowledge and current state of practice of artificial ground freezing, to increase the understanding about the conceptual behaviour for prognosis of the vertical deformation concerning artificial ground freezing and to compare and discuss results from laboratory and field studies concerning vertical deformation during thawing process for Bothnia soil. The field studies and the laboratory tests in this research study have been performed with soil from the freezing of the Bothnia Line in the vicinity of Stranneberget. The Bothnia Line is the railway link between Nyland, north of Kramfors, and Umeå. This thesis relates to a part of the Bothnia Line. It deals with the behaviour of soil during thawing by means of temporary stabilization and hydraulic sealing of fine-grained soil through artificial freezing using brine as the cooling agent. However, the reason behind the problem consists of the final deformations due to the thawing process. The general conclusions of this study are; the Bothnia soil water content decreased in mean approximately 14 % after a freeze-thaw cycle, which approximately corresponds to; wth = 0.8w – 1.5 the decrease of the water content has no correlation to the depth below ground surface, in contrast, there is a strong correlation between the undisturbed soil water content and the magnitude of the decrease in water content the soil liquid limit decreases after a freeze-thaw cycle, simultaneously as the relative share of clay and fine silt grains decreases while the relative share of more coarse grains increases the coarser and denser soil created after a freeze-thaw cycle obtains an increased preconsolidation pressure and an increased undrained shear strength. / QC 20100721