Numerisk modellering av erosjonsutløste kvikkleireskred

Kvikkleire kan påtreffes under marin grense i Norge, Sverige, Finland, Russland, Canada og Alaska. Den vanligste utløsende årsaken til kvikkleireskred de siste tiårene er menneskelig aktivitet, men kvikkleireskred utløses også naturlig. Den vanligste naturlige utløsningsårsaken er da erosjon i foten av skråninger. Selv om erosjon til en viss grad er hensyntatt i det eksisterende semikvanititative vurderingssystemet for faregradsevaluering av kvikkleiresoner, er det i liten grad utført studier som ser detaljert på skredutløsningsmekanismen som følge av erosjon. En økt forståelse av erosjonens betydning vil kunne gi grunnlag for forbedret metodikk for risikovurdering av kvikkleireområder. Hovedmålet med denne masteroppgaven er å etablere sammenhenger mellom erosjon og utløsning av kvikkleireskred i skråninger med forskjellige karakteristika (topografi, stratigrafi og geotekniske egenskaper). Numerisk modellering i det geotekniske elementprogrammet PLAXIS er brukt til dette formålet. En sensitivitetsanalyse av en modellskråning er utført for å kunne få innblikk i hvilken rolle ulike faktorer spiller når skråningen blir utsatt for erosjon. Effekten av sprøhet og overkonsolidering har blitt lagt vekt på. I tillegg er to naturlige skråninger analysert; en skråning ved Byneset i Trøndelag, der erosjon utløste et stort kvikkleireskred i 2012, og en elveskråning mot Lågen ved Gjelstad ved Larvik, der aktiv erosjon er registrert i elveløpet og kvikkleire er påvist i grunnen, men hvor det p.t. ikke er kjent at større skred i kvikkleire er utløst. Resultatene fra beregningene viser bl.a. at det mellom skråninger med ikke-sensitiv leire og kvikkleire er liten forskjell i global sikkerhet, men relativt stor forskjell i størrelse av erosjonsvolum som fører til at skråningene går til brudd. Dette betyr at ved å beregne global sikkerhet alene vil man risikere å overestimere sikkerheten, dersom materialet i skråningen består av kvikkleire. Det er også utarbeidet relasjoner som kan gi grove anslag på nødvendig erosjonsvolum for å oppnå brudd, gitt skråningens sikkerhetsfaktor og sprøhetsgrad. Mye usikkerhet er knyttet til disse relasjonene, men de kan gi et innblikk i hvor mye som skal til for å få ulike skråninger til å gå til brudd som følge av erosjon. I de analyserte skråningene har bruddmekanismene som oppstår ved erosjon vist seg å variere mellom brudd som propagerer fra skråningstopp og ned mot skråningsfot, brudd som propagerer fra skråningsfot og opp mot skråningstopp, og kombinasjoner av disse. Særlig den lagdelte skråningen ved Gjelstad utviklet en kompleks bruddmekanisme, der samspillet mellom ulike lag i skråningen var viktig for utviklingen av bruddet. Disse observasjonene viser at det er svært viktig å ha god kjennskap til grunnforhold ved evaluering av en skrånings motstandsdyktighet mot erosjon. Analyser av topografiske data og grunnundersøkelser fra Byneset, sett i sammenheng med beregningene gjort for skredhendelsen i 2012, indikerer at det kan være fare for nye kvikkleireskred i området.