Inläckage av grundvatten är ofrånkomligt i en bergtunnel, men måste vanligen begränsas för att inte medföra skador på både omgivning och den egna anläggningen. Denna begränsning uppnås genom tätning av tunneln och kontrolleras med mätningar av inläckaget. Vilka begränsningsvärden för inläckaget som är möjliga att uppnå, baseras på prediktioner av inläckaget och fastslås i tillståndet som ges för denna vattenverksamhet. Syftet med det här arbetet är att få förståelse för orsakerna till avvikelser mellan det faktiska inläckage som mätningarna visar (utfallet) och det predikterade inläckaget. För att göra detta kommer en fallstudie att genomföras på anläggningen av två ramptunnlar, Solhems- och Kälvestatunneln, i infrastrukturprojektet E4 Förbifart Stockholm. Baserat på fallstudien skapas en ny konceptuell modell av de två ramptunnlarna som inkluderar information om jord-, berg- och grundvattenförhållanden som framkommit till och med i byggskedet. Utifrån denna konceptuella modell görs nya prediktioner av inläckaget med en analytisk formel. Detta jämförs med den konceptuella modell i systemhandlingsskedet från vilken de ursprungliga prediktionerna gjordes. De nya beräkningarna predikterar genomgående ett högre inläckage än de ursprungliga och avviker mindre från utfallet på flertalet delsträckor. Orsakerna till avvikelserna utvärderas, framförallt med avseende på ansatt hydraulisk konduktivitet då detta visat sig ha stor effekt på prediktionerna. Utvärderingen visade att den hydrauliska konduktiviteten i berget generellt var för lågt ansatt, något som hade kunnat förutsägas med annorlunda datainsamling i ett tidigare skede. Mer specifikt orsakade en svaghetszon, som borttagits i tidigare skeden men som observerats i byggskedet, stora avvikelser mellan prediktion och utfall på åtminstone en delsträcka i Solhemstunneln. Om informationen om svaghetszoner tolkats annorlunda i ett tidigare skede hade även detta kunnat förutsägas. / Groundwater inflow to a rock tunnel is inevitable, but nonetheless important to limit. Otherwise both the surroundings and the tunnel itself risk becoming subject to damage. To prevent this, legal limitations are set for the inflow. Measurements are then made to ensure that the inflow does not exceed these limitations. When constructing a tunnel in hard rock, the limit objectives are hopefully met through the filling of rock fractures through grouting. Inflow predictions are made at an early stage of a tunnel project, both in order to establish the legal requirements but also as basis for grouting design. The aim of the work reported is to understand why these predictions in some cases deviate from the measured inflow. To accomplish this, a case study on two road tunnels in one of Sweden's most comprehensive infrastructure projects of all time, the construction of a motorway bypass around the capital Stockholm, is presented and assessed. Several causes of deviations between inflow predictions and observations in these two tunnels are suggested, most of them related to the hydraulic conductivity of the rock. Overall the rock quality seems to be worse than predicted. In one tunnel segment in particular, one cause of major deviations from inflow predictions is due to a fracture zone which has not been accounted for. These identified causes of increased inflow could have been foreseen in an early stage of the project, either through more extensive investigations or different interpretations of existing data. New inflow predictions have been made based on the suggested corrections. The result is consistently higher than the predictions made earlier and mostly less deviant from observations. This indicates that the real inflow is probably higher than initially predicted.

Groundwater inflow is a challenge in construction of tunnels in fractured bedrocks since it affects the safety function of tunnels and leads to potential problems in the surrounding environment, such as subsidence, dropdown of the groundwater table. Quantification of groundwater inflow into the tunnel is also important for design of grouting in the construction of the tunnel. Modelling groundwater flow in fractured bedrocks currently remains a challenge. Commonly used groundwater models are based on continuum assumptions and they do not consider realistic structures of discrete fractures, which leads to high potential uncertainty in prediction of tunnel groundwater inflow. This thesis focuses on prediction of tunnel groundwater inflow, using a discreet fracture-matrix (DFM) model. The DFM model is evaluated and compared with the conventional continuum model based on Darcy’s law. This DFM model considers, in particular, multi-scale heterogeneity, e.g. fracture networks and variable fracture aperture structures. Applying this DFM model, the impact of variable fracture aperture structures on tunnel inflow is investigated through stochastic analysis. The results show that under the same boundary conditions, the traditional continuum model overestimates the inflow compared to the DFM model. The difference in equivalent permeability is 2 to 3 orders of magnitude. The sensitivity analysis shows that the discreet fracture model is sensitive to the variability of fracture aperture. The estimated equivalent permeability values by discreet fracture modelling is in the order of 5×10-6 to 1×10-7 m/s for a fracture density of 1.2 fractures per square meter. This study demonstrates that the DFM represents the more realistic features of fractured rock structures, which is useful and can be used to predict groundwater inflow in fractured rock tunnels. / Grundvatteninflöde är en utmaning vid byggnation av tunnlar i sprucken berggrund eftersom det påverkar tunnlarnas säkerhetsfunktion och leder till potentiella problem i den omgivande miljön, såsom sättningar och Grundvattennivåsänkning. Kvantifiering av grundvatteninflöde till tunneln är också viktig för utformning av injektering i tätning? byggandet av tunneln. Att modellera grundvattenflödet i sprucken berggrund är för närvarande en utmaning. Grundvattenmodeller man normalt använder är baserade på kontinuumantaganden, och de tar inte hänsyn till realistiska strukturer av diskreta sprickor, vilket leder till hög potentiell osäkerhet i uppskattning av tunnelgrundvatteninflöde. Denna avhandling fokuserar på förutsägelse av tunnelinläckage, med hjälp av en diskret sprickmatris (DFM) modell. DFM-modellen utvärderas och jämförs med den konventionella kontinuummodell vilken är baserad på Darcys lag. Denna DFM-modell tar särskilt hänsyn till multi-skala heterogenitet, till exempel spricknätverk och variabla dubbelkolla. Genom att tillämpa denna DFM-modell undersöks effekten av strukturer med variabel spricköppning på grundvatteninflödet genom stokastisk analys. Resultaten visar att under samma randvillkor överskattar den traditionella kontinuummodellen inflödet jämfört med DFM-modellen. Skillnaden i ekvivalent permeabilitet är 2 till 3 storleksordningar. Känslighetsanalysen visar att den diskreta sprickmodellen är känslig möt variationen i spricköppningen. De uppskattade ekvivalenta permeabilitetsvärdena med diskret sprickmodellering är i storleksordningen 5x10-6 till 1x10-7 m/s för en spricktäthet på 1,2 sprickor per kvadratmeter. Denna studie visar att DFM representerar de mer realistiska egenskaperna hos sprickiga bergstrukturer, vilket är användbart och kan användas för att uppskatta grundvatteninflöde i sprickiga bergtunnlar.