I Norge er vinterkulden et problem i forbindelse med tunneldrift. I løpet av vinteren utsettes tunneler for frost i varierende grad, og det kan oppstå problemene med isdannelser som utgjør en trussel for sikkerheten og fører til økt nedbrytning.Siden klimaet i Norge er svært varierende, er det derfor nyttig å sette en verdi på hvor stor frostpåkjenning som kan ventes ved tunneler i ulike områder. I dag benyttes frostmengde som et felles begrep for å beskrive frostpåskjenninger over hele landet. Begrepet tar hensyn til temperatur og tid ved å ta tidsintegralet av negativ temperatur gjennom hele vinteren. Etter erfaringer fra tidligere forsøk i Frostlaboratoriet er det satt spørsmålstegn ved hvor egnet frostmengdebegrepet er til å beskrive kuldepåkjenning. Denne oppgaven er en del av et videre arbeid for å lære mer om hvordan frosten utvikler seg fra tunnellufta og videre inn i berget.Resultatene etter flere forsøk i Frostlaboratoriet og feltmålinger i Melkøysundtunnelen viser at temperaturen i elementene fra tunnellufta og inn til det punktet i bergmassen som holder en konstant temperatur, er avhengig av den temperaturen som påføres fra tunnellufta. Temperaturutviklingen i elementene (luftrom, sprøytebetong og granitt) følger en utvikling hvor temperaturen synker brått før den flater ut mot en minimumstemperatur. Det ble funnet at ved gitte temperaturer i tunnelrommet flatet temperaturene i elementene ut mot den samme minimumstemperaturen hver gang. Resultatene viste også at temperaturutviklingen i elementene ikke påvirkes av hvor mange frostsykluser som påføres, utviklingen skjer likt hver gang. Tidsparameteren spiller derfor ingen rolle for hvordan utviklingen skjer.For å isolere berget mot kulden blir ulike vann og frostsikringskonsepter benyttet. Et av disse er WG Tunnelhvelv T100 levert av Giertsen Tunnel AS. Dette konseptet går ut på å isolere et luftrom utenpå tunnelkonturen, med en lufttett duk, slik at det skapes en termoseffekt. Etter brev fra Vegdirektoratet i 2005 ble konseptet nedjustert til å være godkjent for bruk ved F10=3.000 h⁰C, fra tidligere godkjenning på F10=10.000 h⁰C. Den ble dermed også karakterisert som en uisolert løsning, da en frostmengde på 3.000 h⁰C representerer en angitt grense for når det kreves tiltak for isolering.Resultatene fra flere forsøk med T100 i Frostlaboratoriet, samt feltmålinger ved Melkøysundtunnelen er det konkludert med at konseptet reduserer frostpåkjenningen på konturen. Størrelsen på frostdempningen avhenger av temperaturforløpet i tunnelen. Luftrommet bak T100 faller mot en stagnasjonstemperatur, som representerer laveste mulig verdi, som avhenger av temperaturen i Tunnelen. I tillegg til dempningseffekten forsinkes også frostutviklingen, på grunn av tregheten i temperaturendring. Slik at en skiftende temperatur i tunnelen, gjør at temperaturen i luftrommet ikke rekker å nå stagnasjon.

For å kunne planlegge og drive en vegtunnel, er det nødvendig med tilstrekkelig informasjon om grunnforholdene. Svakhetssoner er i denne sammenheng særlig viktig da uforutsette svakhetssoner kan gi store problemer under driving. Soner med svellende materiale kan dessuten over tid føre til utrasninger i tunnelen, med potensielt store konsekvenser. For å få et godt bilde av svakhetssoner i berggrunnen , benyttes blant annet refraksjonsseismikk og resistivitetsmålinger som forundersøkelser. Under driving benyttes laboratorieundersøkelser på sleppematerialer for å vurdere materialets svellende egenskaper. I oppgaven blir det gjort en sammenligning av prognosene fra forundersøkelsene med forhold møtt i tunnel ved de to vegtunnelene Eikremtunnelen og Knappetunnelen. Eikremtunnelen ligger i Møre og Romsdal og er ferdig drevet og satt i bruk. Knappetunnelen sør for Bergen er omtrent halvveis ferdig drevet. Grunnlaget for sammenligningen er i hovedsak rapporter fra forundersøkelsene og data samlet inn under driving ved de to vegtunnelene. I tillegg ble det gjennomført en befaring i Knappetunnelen i forbindelse med kryssing av en vanskelig svakhetssone.Egenskapene til metodene refraksjonsseismikk og resistivitetsmålinger vurderes i oppgaven fra denne sammenligningen, knyttet opp mot det teoretiske grunnlaget og erfaringer fra tidligere arbeid. Avvik mellom prognoser og erfaring blir diskutert og flere mulige årsaker til avvik presenteres. Selv om en del avvik skyldes stedsforhold, kan flere reduseres ved tilpasning av metodene.Funnene ligner erfaringene gjort ved tidligere tunnelprosjekter og viser at begge metodene bidrar til å avdekke svakhetssoner i grunnen. Refraksjonsseismikken viser seg i tillegg å kunne estimere bergmasseklasser ellers langs måleprofilet på en god måte, gjennom antatte korrelasjoner mellom seismisk hastighet og Q-verdi. Metodens manglende evne til å angi orientering av svakhetssoner har derimot vist seg å kunne gi store feiltolkninger. Resistivitetsmetoden har avdekt mange av de møtte svakhetssonene, men det behøves mer erfaring med bruk av metoden før den kan stå selvstendig i forundersøkelsene. Målingene har bl.a. vist varierende evne til å anslå fall og dybderekkevidde av svakhetssonene, som opprinnelig er et av hovedargumentene for bruk av metoden.Laboratoriedelen av oppgaven inkluderer i tillegg til en vurdering av det tilgjengelige grunnlagsmaterialet, testing av sleppemateriale med hensyn på svelleegenskaper i laboratoriet. Nytteverdien av metoden diskuteres med utgangspunkt i kravet gitt av Statens vegvesen til utstøpning for svelletrykk over 0,50 MPa. Funnene viser at metoden har potensiale for å bestemme sikringsomfang, men at logistikken rundt laboratorietestene er noe mangelfull. Dessuten viser funnene at det er problemer med prøvenes representativitet for forholdene i prøvesonen, og det anbefales derfor å ta flere materialprøver.

I denne masteroppgaven ble følgende problemstillinger besvart:•Hvordan er den sannsynlige utbredelsen av løsmasseavsetninger og fyllmasser i Trondheim kommune gitt den geologiske og urbane utvikling av kommunen fra slutten av istiden til i dag?•Hva er den beste metoden for å fremstille sannsynlig dybde til fjell innenfor en kommune?•Hvordan kan innsamling, bearbeiding og presentasjon av enkle grunnboringsdata gjøres på kommunalt og nasjonalt nivå?•Hvordan kan informasjon om infrastruktur i grunnen gjøres lettere tilgjengelig for publikum? Trondheim kommune består av flere ulike løsmasseavsetninger. De deler av kommunen som ligger mer enn 160 m over havet har for det meste et tynt lag av forvitringssedimenter eller morene (Byåsen og Estenstadmarka), mens de deler som ligger under denne grensen har et til tider tykt lag av leire. Grus og sand, avsatt som breavsetninger og breelvavsetninger, finnes blant annet ved Kvenild, Heimdal, Ekle og Tiller. Områder langs Nidelvens nåværende eller tidligere løp har fått tilført lag av grus og sand avsatt som elveavsetninger. Kulturlag skapt av mennesker ligger i Midtbyen. Utfylling av masser har funnet sted i Sluppen-området og i havneområdet.Når det vurderes å bore en energibrønn er det viktig å vite sannsynlig dybde til fjell fordi det medfører ekstra kostnader å installere fôringsrør av stål i løsmasser for å stabilisere borehullet. To illustrasjonskart og tre estimeringsmodeller for dybde til fjell har blitt laget basert på informasjon om dybde til fjell fra grunnboringsdatabasen til Trondheim kommune, kvartærgeologisk kart og brønndatabasen til Norges geologiske undersøkelse. Å estimere dybde til fjell i to dimensjoner med ordinær kriging fungerer bra hvis man kun baserer modellen på boringer som har nådd fjell. Hvis boringer som ikke har nådd fjell også inkluderes er indikatorkriging en god metode.Geologiske og geotekniske data er viktige informasjonskilder både for publikum, og offentlige og private bedrifter. Innsamling av grunnboringsdata kan gjøres ved at kommunene samler inn alle data fra grunnboringer utført kommunalt og i samarbeid med konsulentselskaper i en database. Nasjonalt kan data samles inn fra hver enkelt kommune. Data kan bearbeides ved å sortere relevante parametre i kolonner og presenteres ved å vise punkter med ulike alternativer av en parameter ved farger eller ulike størrelser på symbol.Alle undergrunnsinstallasjoner i Trondheim kommune er ikke fullstendig registrert i et offentlig tilgjenglig digitalisert kart per i dag, men et slikt kart hadde gjort informasjonen lettere tilgjengelig for publikum.

Hovedfokuset i dagens tunneldriving er en rask og effektiv driveprosess, der kvaliteten på gjenstående fjell kommer i andre rekke. Fokuset har ført med seg et økt sikringsbehov under driving, og til gjentatte dyre rehabiliteringer av relativt nye tunneler. Dette har skjedd selv om det finnes en bevissthet om at bedre kontur vil gi en rekke fordeler både i forhold til det økonomiske aspektet, den generelle kvaliteten, og stabiliteten av tunnelen. Mye av grunnen til dette er at det fortsatt ikke foreligger noen klare retningslinjer i kontraktene mellom byggherre og entreprenører på hva som godtas av konturkvalitet, og hvilke kriterier som skal definere konturkvalitet. Med bakgrunn i dette er det i denne oppgaven definert en ny parameter Tunnel Quality Contour Index Applied (TCIA) som definerer konturkvaliteten per salve på en objektiv måte. Det vil si at det ikke foreligger noen form tolkning av synlig overflate eller telling av borpiper. Parameteren baseres kun på skannerdata gjort med laser på bart fjell etter sprengning. Utrykket for TCIA er funnet gjennom testing og fordeling av Tunnel Quality Contour Index (TCIR) i to referanseprosjekter. Resultat utrykket for TCIA bygges opp av to variabler og en konstant for styring av variasjonsbredden. Variablene omfatter gjennomsnitt overmasse per salve Ôv, og forholdet mellom utført og prosjektert sprengningsareal RBA. Fordelingen av TCIA i referansetunnelene har blitt gransket og resultatet viser et gjennomsnitt av TCIA i Eikremtunnelen på 60,8 og 57,9 i Oppdølstrandatunnelen. I området med kontursprengningsforsøk i Eikremtunnelen ligger gjennomsnittet av TCIA på 65,0. Disse fordelingene har lagt grunnlaget for en tabell som klassifiserer konturkvaliteten i kategorier fra A til G, der A representerer ”Ekstremt God” konturkvalitet. Formålet med denne tabellen er å gi byggherrer og entreprenører et redskap for å evaluere konturkvaliteten under driving. Fordelinger i kategorier for referanseprosjektene viser at det er et stort forbedringspotensial i å holde konturkvaliteten på et godt og stabilt nivå. Da TCIA parameteren ikke tar hensyn til bergtekniske eller drivetekniske forhold ved stuff er påvirkningen av tre faktorer testet opp mote TCIA. Disse er; 1) Sprekkeorientering/fallvinkel, 2) bergmassekvalitet, 3) borenøyaktighet. Resultatet av testingen mellom sprekkeorientering/fallvinkel og TCIA viser at sprekker med strøkvinkel mellom 0-30 grader med en fallvinkel mellom 15-30 grader i snitt gir den beste konturkvaliteten. Likevel viser utregnede prosentandeler av maksimalverdi at forskjellene mellom de ulike orienteringene er relativ liten. Dette kommer av at geologien som ofte er kompleks og sammensatt av mange forskjellige strukturer og sprekkesett. Analyser av bergmassekvaliteten kontra TCIA viser at i Eikremtunnelen har forholdet Jr/Ja hatt størst lineær korrelasjon med TCIA. I Oppdølstrandatunnelen er det forholdet RQD/Jn som har størst korrelasjon med TCIA. Bornøyaktigheten i Eikremtunnelen viser store variasjoner for begge utregningsmetoder benyttet i denne oppgaven. Lineær korrelasjonsanalyser mellom ansett avvik og retningsavvik viser at retningsavviket er henholdsvis 25 % og 34 % større enn ansettavviket for metode 1 og 2. Området med konturspreningsforsøk i Eikremtunnelen har vist at et økt fokus på å drive bedre konturkvalitet har gjort utslag i oppnådde TCIA verdier. Her ligger snittet at TCIA høyere en for noen annet lignende intervall og variasjonene innadd i strekningen er mindre enn for den totale lengden. I tillegg er bornøyaktigheten blitt vesentlig bedre samt at kontinuiteten på utført boring har økt.

Som rassikring langs den svært rasutsatte strekningen av Rv. 70 langs Oppdølsstranda ved Sunndalsøra i Møre og Romsdal skal det bygges en 7,5 km lang vegtunnel. Tunnelen drives gjennom et området med bratt topografi og overdekningen langs deler av tunnelstrekningen vil overstige 500 m. Det er forventet at stabilitetsproblemer kan oppstå i tunnelen på grunn av den steile topografien og høye overdekningen. I denne masteroppgaven er det utført analyser for å vurdere muligheten for bergtrykksproblemer.I løpet av våren 2012 har det i tunnelen blitt utført spenningsmålinger i form av overboring. Målingene viser at det forekommer en betydelig tektonisk spenningskomponent for horisontalspenningene i området og at spenningene er sterkt påvirket av topografien. Største hovedspenning er orientert parallelt fjorden og tunnelens lengderetning. Mellomste og minste hovedspenning er orienter hhv. parallelt og vinkelrett i forhold til topografien.Med utgangspunkt i spenningsdata og bergartens mekaniske egenskaper målt i laboratoriet er det utført ulike analyser for å vurdere muligheten for bergtrykksproblemer. Spenningene ved utvalgte profiler er bestemt ved beregninger og numerisk analyse. Videre er bergtrykksproblemer vurdert ved hjelp av modeller for sammenligning av bergartens styrkeegenskaper og spenningsnivå rundt tunnelen. Analysene viser at det kan forventes svært høye spenninger langs en strekning av tunnelen hvor overdekningen kommer opp mot 575 m. Det er i dette området forventet at det vil oppstå moderate stabilitetsproblemer som følge av de høye spenningene. Problemene vil trolig forekomme i form av sprak og avskalling i heng og vederlag som vender ut mot fjorden. Noe økt oppknusing kan i tillegg forekomme i overgang mellom indre vegg og såle, men antas ikke å utgjøre vesentlige problemer med tanke på stabilitet.Som sikringsmetode ved bergtrykksproblemer er det anbefalt å raskt påføre stålfiberarmert sprøytebetong i minimum 10 – 15 cm tykkelse. Endeforankrede bolter installeres så utenpå sprøytebetongen. Denne sikringsmetoden er i henhold til krav gitt av Statens vegvesen og har gitt gode resultater for lignende prosjekter tidligere.