DEBATT: Kvikkleire

Slik kan vi få langt større forståelse for kvikkleire-risiko

Kartlegging og stabilitetsberegninger for kvikkleireskred må baseres på firedimensjonale geologiske modeller, slik det gjøres i oljebransjen, skriver kronikkforfatter.

Fysikken bak kvikkleirekartlegging er betydelig enklere å modellere enn strømning av olje, vann og gass gjennom et oljereservoar, skriver kronikkforfatter Lars Edward Rygg KJellesvik, geostatistiker i selskapet Digital geologi AS.
Fysikken bak kvikkleirekartlegging er betydelig enklere å modellere enn strømning av olje, vann og gass gjennom et oljereservoar, skriver kronikkforfatter Lars Edward Rygg KJellesvik, geostatistiker i selskapet Digital geologi AS. (Bilde: Lars Edward Rygg Kjellesvik)

Kartlegging og stabilitetsberegninger for kvikkleireskred må baseres på firedimensjonale geologiske modeller, slik det gjøres i oljebransjen, skriver kronikkforfatter.

  • Samferdsel

Dette debattinnlegget gir uttrykk for skribentens meninger. Debattinnlegg kan sendes til nettdesk@tu.no

I tilsvaret til min kronikk om mangelfulle beregninger av Gjerdrum-skredet etterlyser Multiconsult reelle forslag til forbedringer av dagens kvikkleire-metodikk.

En slik løsning er å ta i bruk 4D-modeller kjent fra oljebransjen for å kartlegge kvikkleire.

Forslaget er tidligere også spilt inn til Gjerdrumutvalget, som i mars lanserer en rapport der gjeldende kvikkleiremetodikk skal gjennomgås. 

Overser kvikkleireskred på flat mark

I den senere tids metodediskusjon om kvikkleire har fokuset vært på svakheter i dagens metodikk, slik den er beskrevet for kartlegging av faresoner i NVEs Eksterne veileder 9/2020 og for stabilitetsberegninger i NVE sin kvikkleireveileder.

Svakheten med dagens tilnærming til stabilitetsberegninger er at alle beregninger gjøres i todimensjonale snitt og at fokus er på skråningsstabilitet. Man klarer derfor ikke å fange opp at både løsmassenes egenskaper, og kreftene som virker på dem, varierer i tre dimensjoner.

Fokuset på skråningsstabilitet gjør også at man undervurderer at det er den totale totale belastningen på massene som utløser skred. Dagens modell for stabilitetsberegninger vil derfor ikke fange opp risikoen for at skred kan utløses også på flat mark.

Tre ganger høyere risiko i flatt terreng

Når vi nå skal se på hvordan dette kan forbedres i fremtiden, vil det være naturlig å starte med den kunnskap om geologi og geologiske prosesser, og de verktøy for å modellere dette, som er utviklet for oljebransjen de siste 30 år.

Hvis den kan kombineres med geoteknikernes bygningsingeniørfaglige kompetanse, vil vi kunne redusere både risiko og kostnader knyttet til håndtering av vanskelige grunnforhold. 

Kartet viser sannsynlighet for kvikkleire som et resultat av firedimensjonal modellering, projisert i kartplanet.
Fig. 1: Kartet viser sannsynlighet for kvikkleire som et resultat av firedimensjonal modellering, projisert i kartplanet. Kartet til venstre viser den opprinnelige modellen basert på sonderinger i de svarte punktene, mens kartet til høyre viser en oppdatering av modellen etter at sonderinger i de lilla punktene er lagt til. Hovedinntrykket av kvikkleirefordelingen endres ikke av de nye målingene, noe som indikerer at modellen er robust. NVEs kvikkleiresoner er indikert i skravur, skriver kronikkforfatteren. Bilde: Lars Edward Rygg Kjellesvik

Dagens kartlegging av faresoner for kvikkleireskred baseres alene på topografiske forhold i henhold til NVEs Ekstern veileder 9/2020.

Systematisk analyse av kvikkleireskred, senest i en masteroppgave ved NTNU, viser imidlertid en betydelig forekomst av kvikkleireskred i tilnærmet flatt terreng. Videre viser systematisk analyse at forekomsten av kvikkleire kan være opptil tre ganger høyere i flatt terreng enn i hellende terreng, som det ble presentert på Norsk Geologisk Forenings Vinterkonferanse i 2019.

Til sammen viser dette at nøkkelen til å kartlegge risikoen for kvikkleireskred ligger i å forstå utbredelsen av kvikkleire.

Vil kartlegge med metoder fra oljebransjen

Utbredelsen av kvikkleire er et resultat av velkjente geologiske prosesser. Oljebransjen har i de siste 30 årene utviklet gode statistiske metoder for å modellere resultatet av geologiske prosessene i fire dimensjoner.

Den fjerde dimensjonen her representerer kunnskapen om geologiske prosesser og konsekvensene av dem. Dette er kunnskap som kan fortelle oss hvor vi finner forskjellige typer løsmasser eller sedimenter som leire, silt, sand, grovere masser og morene, og hvordan de forskjellige sedimentene er fordelt også under bakken. Vi kan også si noe om hvilke egenskaper de forskjellige sedimentene har, som porøsitet, permeabilitet, skjærstyrke, kornstørrelse og også hvordan disse egenskapene varierer både lateralt og vertikalt.

Tverrsnitt gjennom lokasjoner der nye sonderinger er lagt inn i modellen. Øverst før sonderingene, og nederst etter oppdatering. Vi ser at prognosen gir en god prognose for kvikkleire også i dypet, og ikke bare i planet som vist i Fig.1, skriver kronikkforfatter. Foto: Lars Edward Rygg Kjellesvik

Kunnskap om geologiske prosesser kan også fortelle oss noe om hvordan sedimentene omdannes etter at de er avsatt, som utvasking av saltet i marin leire til kvikkleire. Videre kan man også si noe om hvordan prosesser som ravinering og annen erosjon, samt tidligere skredaktivitet har omdannet terrenget frem til i dag og hvordan endringene vil kunne skje fremover.

En firedimensjonal modell vil derfor gi en riktigere beskrivelse av utbredelse av kvikkleire og hvilken risiko den utgjør enn en tilnærming kun basert på topografiske egenskaper.

Dette er også illustrert i figur 1 og figur 2 ,som viser resultatet av 4D kartlegging på Skatval, utført på oppdrag av NVE i 2017.

Enklere enn olje og gass-modellering

For å bøte på svakhetene ved dagens kvikkleiremetodikk, må det utvikles bedre metoder basert på firedimensjonale geologiske modeller for å gi bedre prediksjoner for den faktiske stabiliteten i massene, både i hellende og flatt terreng.

Dette vil kreve ny kunnskap. Men fysikken bak dette er betydelig enklere enn modellering av strømning av olje, vann og gass gjennom et oljereservoar, som allerede er løst med utgangspunkt i de samme firedimensjonale geologiske modellene.

Vi har derfor et godt utgangspunkt for å løse dette i et flerfaglig samarbeide mellom matematikere, fysikere, kjemikere, geologer og geoteknikere.

I mellomtiden bør vi snarest starte arbeidet med kvikkleirekartlegging basert på firedimensjonale modeller slik at vi kan få en betydelig bedring i forståelsen for hvor kvikkleireskred kan oppstå. 

Les også

Kommentarer (3)

Kommentarer (3)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå