Ola Fredin has been hired as Professor

Ola Fredin has been hired as Professor in Engineering Geology of Soils, at the Department of Geoscience and Petroleum. He took a MSc in Earth Sciences at Stockholm University and then continued with a PhD in Quaternary geology at the same University in 2004. He did a postdoc at University of Bergen and then the Geological Survey of Norway (NGU) in Trondheim, where he in 2008 was hired for the Quaternary geology group. He has also upheld an Adjunct Professor position at the Geography Department, NTNU, mainly teaching GIS and glacial landforms and processes.

Ola’s research focuses on Quaternary deposits and landforms with emphasis on landscape- and climate change. This research is mainly focused to Norway and Scandinavia, but also with study areas in Russia and Antarctica. He commonly maps landforms and deposits using GIS and remote sensing data, together with stratigraphic and chronological studies in the field. He often uses various laboratory analyses such as XRD, XRF to characterize the sediments combined with in-situ cosmogenic nuclides to add a chronological framework.

Ola has a dual Norwegian/Swedish citizenship, is married with three teenage children and lives in Malvik.

Welcome Ola!

Tøffere kjøring skader tunnelene

Tøffere kjøring av vannkraftverk – med hyppigere start/ stopp – vil over tid skade tunnelsystemene, viser forskning ved NTNU i Trondheim.

(Teksten er tidligere publisert i fagbladet Energiteknikk og er skrevet av Stein Arne Bakken)

De siste tiårene er det blitt oppdaget stadig flere blokkfall og kollapser i tunneler i norske kraftverk, eksempelvis i Svandalsfløna i 2008, i Brattset i 2009 og i Marte i 2018.

Blokkene som løsner fra tunnelveggen, kan brytes ned til mindre biter av bevegelsene i vannet og føres inn i turbinene. Norske vannkraft har opplevd stadig flere skader på turbiner den siste tiden. Dette har blant annet skjedd i Sima kraftverk.

Det har vært spekulert i om hyppige start/stopp er hovedårsaken til at blokker løsner fra tunnelveggen. Nå er dette blitt bekreftet gjennom forskning, ifølge professor Krishna Kanta Panthi ved Institutt for geovitenskap og petroleum ved NTNU.

Trykkvariasjoner
Gjennom et FoU-prosjekt i regi av FME-senteret HydroCen er det blitt avdekket at trykkvariasjoner i vannet i tilløpstunnelen som følge av slik variabel kjøring forplanter seg inn i fjellveggen. Over lengre tid, anslagsvis 20-30 år, vil disse trykkreftene gradvis påvirke sprekker i tunnelveggen, slik at blokker av fjellet løsner.

Sommeren 2018 ble tunnelsystemet i Roskrepp kraftverk i Sirdal i Agder tømt for vann i forbindelse med en revisjon. Forskere fra NTNU fikk da bore huller i fjellet i tilløpstunnelen og installere trykksensorer og avansert måleutstyr i poresprekker en storskala feltforsøk.

Banebrytende forskning
Måleverdiene blir kontinuerlig overført til en datalogg og kan hentes ut av forskerne i Trondheim.

Siden da har stipendiat Bibek Neupane ved Institutt for geovitenskap og petroleum ved NTNU kunnet studere trykkreftene i vannet som strømmer gjennom tunnelen og hvordan disse påvirker trykkforholdene i det tilstøtende fjellet under hyppige opp- og nedkjøringer. Målingene viser tydelig at variabel lastkjøring har en betydning påvirkning på sprekkdannelsene i fjellet i vanntunnelen.

Det er første gang det er gjort slike dynamiske målinger og analyser av trykkrefter i vannveiene til kraftverk i drift. Neupane har utviklet en målemetodikk basert på idéer fra professor Krishna Kanta Panthi, og med viktige innspill fra førsteamanuensis Kaspar Vereide ved Institutt for bygg og miljøteknikk.

Neupane har et år igjen av sitt doktorgradsarbeid. Forskningen har gitt svært viktig kunnskap om konsekvenser av et tøffere kjøremønster i vannkraftverk.

Simuleringsverktøy
Resultatene av FoU-prosjektet vil gi kunne gi grunnlag for at kommersielle aktører kan utvikle programvare som kan fortelle hva som vil skje av skader på vannveiene i et kraftverk ved gitt kjøremønster og fjellkvalitet i tunnelsystemet.

Neupane legger til at dette er en svært krevende oppgave. I sitt doktorgradsarbeid fokuserer han på utvikling av en numerisk modell og en metode for å kunne forutsi hendelser der blokker løsner fra fjellet. Dette arbeidet er basert på måleresultatene fra Roskrepp, som han sammenholder og analyserer med data fra andre kraftverk.

Bygd for statisk kjøring
De norske vannkraftverkene ble bygd for kjøring med jevn last og svært få stopp i løpet av året. I forbindelse med prosjekteringen av vannveiene ble det gjort beregninger av statisk trykk ved jevn last, men ikke av trykkforhold som følge av dynamiske bevegelser. Det var det ikke behov for. Så lenge trykket fra vannet er konstant, er dette uproblematisk for stabiliteten til vannveien, sier Neupane.

Verre er det når vannet i tunnelen settes i dynamisk bevegelse, slik at det oppstår varierende trykksvingninger, og dette skjer ofte og over lang tid. Resultatene fra målingene i Roskrepp kraftverk viser at vi da får en trykkøkning inne i porer i fjellveggen, med krefter som virker ødeleggende.

Tøffere kjøremønster
Neupane peker på at kraftmarkedet ble liberalisert i 1991, og at det har ført til et langt mer variert kjøremønster i vannkraftverkene. Det er snart gått trett år, og de negative konsekvensene for vannveiene har begynt å vise seg i form av biter av fjellet som har løsnet. Tidligere forskning ved NTNU har vist at slike hendelser øker med en faktor på 3 til 4 i tunneler til kraftverk som har stadige start/stopp, det som også blir kalt hydropeaking.

Det er forventet at kraftverkene vil bli kjørt langt hardere i årene fremover for å kunne tilby effekt og balansekraft til et europeisk energisystem som i større grad vil være basert på uregulert kraft fra sol og vind. Det vil bli en betydelig utfordring for mange norske kraftverk, sier han.

Trykksvingninger
I sin forskning på Roskrepp kraftverk har Neupane konsentrert seg om hva som skjer i periodene kraftverket kjører opp og ned.

Observasjonene viser at trykket fra vannet forplanter seg inn i fjellet og gir store trykksvingninger (hydraulic gradients) i poresprekkene. Det oppstår en forsinket respons på trykket i fjellsprekkene, som gjør at trykket inne i fjellet blir høyere enn i selve tunnelen. Det er ikke lenger likevekt, som under normal kjøring av kraftverket.

Sprekker i fjellet avgjør
Den samlede virkningen av små, men gjentatte, trykksvingninger er betydelig, og dette gjør at blokker løsner over lang tid. I hvor stor grad dette vil skje, er betinget av poretrykkresponsen i fjellet, som igjen er avhengig av sprekkgeometri og fjellkvalitet. Forekomsten av sprekker og deres egenskaper er følgelig avgjørende for hvor mye skader tunnelene kan bli påført, sier stipendiat Bibek Neupane.

Slik kan det se ut i tilløpstunnelen i et kraftverk som over en lang periode har hatt et variert kjøremønster med mange start/stopp. Bildet er fra Bratsberg kraftverk. (Foto: NTNU/Krishna Kanta Panthi)
PhD-stipendiat Bibek Neupane (t.v.) inne i tilløpstunnelen i Roskrepp kraftverk med utstyr som skal installeres for å måle trykket i fjellet, her sammen med hans veileder, professor Krishna Kanta Panthi. (Foto: NTNU/Juliet Landrø)
Figuren viser poretrykk i bergmassen (svarte og blå linjer). Dette poretrykket overstige vanntrykket i tunnelen (rød linje) og gir et ekstra trykk i sprekkeveggen som gjør at bergblokker løsner over lang tid. (Figur: NTNU)

 

Welcome Jorge!

This month Jorge Terron joined the Department of Geoscience and Petroleum at NTNU to undertake a 4-years PhD-project in the field of rock mechanics and rock engineering. The main supervisor is Karl Gunnar Holter (NGI – Norwegian Geotechnical Institute, NTNU) and as co-supervisors are Charlie Chunlin Li (NTNU) and Are Håvard Høien (Statens vegvesen – Norwegian Public Roads Administration). The research project is founded by Statens vegvesen and aims to find more effective methods to define permanent rock support in tunnels driven under poor rock mass conditions requiring reinforced ribs of shotcrete. The results are expected to positively contribute to more environmental-and-economical friendly solutions through renovated knowledge and optimized design methods in rock tunnels.

Welcome Jorge!

Professor Alan Krill discovered 313 million-year-old fossil footprints at Grand Canyon

Paleontological research has confirmed a series of recently discovered fossils tracks are the oldest recorded tracks of their kind to date within Grand Canyon National Park. In 2016, NTNU professor, Allan Krill, was hiking with his students when he made a surprising discovery

Read the whole story at CNN

Read more about this in the paper published this week in the journal Plos One called «Early adaptation to eolian sand dunes by basal amniotes is documented in two Pennsylvanian Grand Canyon trackways» by the authors Stephen Rowland, Mario Caputo and Zachary Jensen here

Kvikkleireskredet i Alta – behov for kartlegging av farlige områder i Norge

Kvikkleireskredet i Alta 3. juni endte heldigvis uten tap av menneskeliv, men minner oss på at store arealer i Norge består av potensielt ustabile landmasser. I Norge dekkes et område på 5000 km2 av marin leire. Professor Bjørn Frengstad mener det er viktig å videreutvikle de geofysiske kartleggingsmetodene og de geologiske forståelsesmodellene

Professor Bjørn Frengstad

Kvikkleire er et fenomen som bare forekommer i utkanten av de områdene som var nediset under siste Istid (Norge, Sverige, Finland, Canada og Alaska). Tyngden av ismassene presset landet ned slik at havet relativt sett sto vesentlig høyere enn i dag. I Trondheim er den marine grensen ca 175 m over dagens havnivå. Den såkalte Strandlinja i nedkant av Bymarka representerer nettopp den høyestliggende strandlinja fra drøyt 10 000 år tilbake. Smeltevannet fra breene vasket med seg ørsmå leirpartikler som var slitt løs fra berggrunnen. Store mengder ble avsatt i saltvann utenfor brearmene. Da tyngden av ismassene slapp, steg landområdene igjen – en prosess som pågår fortsatt. Dermed ble tidligere havbunn og fjordbunn omgjort til tørre landområder. Dette er svært god landbruksjord, og områdene med marine leirer i Norge er relativt tett befolket.

Bilde fra Leirskred i Rissa i 1978

Utvasket leire blir kvikk
Det er salt fra det opprinnelige havvannet som holder leira sammen – litt på samme måte som at salt kan brukes som bindemiddel i trolldeig. Når den marine leira gjennom tusener av år utsettes for regn og ferskt grunnvann, kan saltet vaskes ut og leira blir potensielt ustabil. Så lenge leira får ligge uforstyrret, kan bæreevnen være god nok. Dersom leira forstyrres, kan strukturen kollapse slik at leira blir flytende som en tykk suppe. Utvasket marin leire kan altså bli kvikk. Forstyrrelsen kan være grave- eller sprengningsarbeider, men kan også være små overflateskred som utløses på grunn av høyt vanninnhold i jorda eller bekker som graver i foten av skråninger.

Kvikkleireskredet i Alta
I de øverste lagene av leira vil det skje en uttørking og ulike kjemiske forvitringsreaksjoner som gjør leira fast. Denne leira kalles for tørrskorpe og er med på å beskytte underliggende lag. Videoen fra skredet i Alta 3. juni viser at tørrskorpa henger ganske godt sammen og kan bære bygningene selv om lagene under er blitt helt flytende. På grunn av tørrskorpa er det svært vanskelig å vurdere tilstedeværelsen av kvikkleire utfra observasjoner av terrengoverflaten. Men det er også tørrskorpa som gjør at en kan leve trygt i områder som har kjente kvikkleireforekomster mot dypet, så lenge en tar visse forholdsregler.

Se video fra kvikkleireskredet
https://www.vg.no/nyheter/innenriks/i/wP1wEM/her-gaar-jordraset-i-alta-jeg-loep-for-livet

https://www.nrk.no/tromsogfinnmark/her-ruller-huset-over-kanten_-se-odeleggelsene-etter-jordskredet-1.15040387

5000 km2 marin leire i Norge
I Norge er ca 5000 km2 dekket av marin leire; et areal som tilsvarer tidligere Akershus fylke. Det er særlig de flate områdene rundt Oslofjorden og Trondheimsfjorden som har store arealer med marin leire innover land, men også langs de andre fjordene i landet kan det være tykke avsetninger i enkelte områder. Det er lagt ned en stor innsats for å kartlegge utbredelsen av kvikkleire, særlig etter Rissa-skredet i 1978. Men fortsatt er kartene og databasene mangelfulle. Det medfører at fatale kvikkleireskred inntreffer i områder som ikke er avmerket i faresonekartene – slik som i Sørum i november 2016. Det medfører også at veier og annen infrastruktur planlegges over områder som etter hvert viser seg å ha store stabilitetsmessige utfordringer – som langs den planlagte nye jernbanetraseen gjennom Østfold.

 Trenger mer kartlegging
En vet i begrenset grad hvor mektig leira er over berggrunnen i ethvert punkt og i hvilket dybdeintervall den eventuelt er kvikk. Boringer er både kostbare og tidkrevende. Gjort på riktig måte kan de gi mye informasjon av høy kvalitet, men med liten areal- og volummessig rekkevidde. Det er neppe hensiktsmessig å undersøke alle forekomster av marin leire med et tilstrekkelig tett grid av geotekniske boringer for å kunne bestemme hvilke områder som er trygge og hvilke som er potensielt farlige. Å forbedre geofysiske kartleggingsmetoder er derfor viktig. Det arbeides også med å utvikle bedre geologiske forståelsesmodeller for hvorfor kvikkleire dannes noen steder, men ikke overalt hvor det er marine leirer.

Å utføre stabilitetsberegninger av leiravsetninger er først og fremst en geoteknisk oppgave. Å kartlegge utbredelsen av kvikkleire og øke forståelsen for hvor og hvorfor den opptrer, er en oppgave for geologer. Her er vi dessverre ennå ikke i mål.

Statens vegvesen finaniserer modellforsøk av fjellforankring med stag

Prosjektet går ut på å utføre modellforsøk i laboratoriet for å se nærmere på hvordan brudd i bergmassen oppstår og forløper ved overbelastning av forankringsstag. Brudd og bruddforløp har stor betydning ved dimensjonering av slike stag og er ett av de største usikkerhetene ved dagens beregningsmetoder. Spesielt vil det bli sett på hvilke effekter trykkbuer indusert av belastningen av staget kan ha på det bruddmekaniske.

Forskningsprosjektet vil i korte trekk bestå av å bygge en rigg, omtrent 2×3 meter, utføre tester i denne og vurdere resultatene. I riggen vil det bli laget en «bergmasse» av eksempelvis kalksteinblokker, granittblokker, teglstein eller betongblokker. I bergmassen vil det bli støpt inn et «stag» som vil bli belastet slik at det blir brudd i «bergmassen». Riggen vil ha installer jekker slik at man får simulert horisontalspenninger og sikre innspenning. Riggen vil ha installert en rekke ekstensometer for å måle deformasjon, samt at man vil bruke et kamera og Digital Image Correlation (DIC) som måler deformasjon ved å spore punkters forflytning over tid. Studenten fordyper sin kunnskaper i emnet via en grundig litteraturstudie, deltar i utbygging .

To prosjekt- og masteroppgaver blir involvert i prosjektet. Hanna Høgset og Karsten Sannes Aasbø skal fordype seg i stagforankring via en grundig litteraturstudie, deltar i planlegging, bygging av testerigg, tester målingsutstyret og i modellforsøk på riggen, og utfører numerisk modellering med kode UDEC. Litteraturstudien ser på gjennomføring av modellforsøk i bergmekanikken og geoteknikken og hvordan man overfører dette til beregningsmetoder, både analytiske og numeriske.

Hanna Høgset, student IGP, Are Håvard Høien, Statens Vegvesen, Karsten Sannes Aasbø, student IGP og Charlie Chunlin Li, professor IGP

Velkommen til Linda Haaland

Linda Haaland er ansatt som PhD-stipendiat ved instituttet.

Haaland skal jobbe med onshore topografi ved passive kontinentalmarginer fra et strukturgeologisk perspektiv. Arbeidet skal i hovedsak baseres på feltarbeid fra Svalbards vest- og nordkyst. Hovedveileder blir Per Terje Osmundsen.

Hun har bachelor og master i struktur- og berggrunnsgeologi fra Universitetet i Tromsø, og har bodd i Lyngen det siste året. På fritiden driver hun med ski og fjellklatring.

Velkommen Linda!

Søk på geologi ved NTNU

Vil du ha en jobb hvor du får lov til å være mye ute i naturen? Hvis du studerer geologi ved NTNU vil du lære mer om hvordan fjellene og havbunnen er dannet, hvorfor landskapet er formet slik det er, og om hvordan vi kan utnytte jordens ressurser på en bærekraftig måte. Søknadsfrist er 15.april.
Bachelor geologi: https://www.ntnu.no/studier/bgeol
Master geologi: https://www.ntnu.no/studier/mgeol

Se en kort film om geolgistudiene:

 

Steinsamlingen er på plass igjen

Flusspat

Steinsamlingen er på plass igjen!  Steinsamlingen er noe av det fineste vi har her ved instituttet. Her er det flotte mineraler fra mange forskjellige land og lokasjoner. Samlingen ble med på flyttelasset fra Bergbygget til Petroleumsteknisk senter, og har vært lagret til montrene kom på plass. Denne uka har en dugnadsgjeng fra instituttet vasket og reingjort mineralene slik at de tar seg godt ut i montrene: Vi anbefaler alle til å ta turen opp i andre etasje på PTS for å ta seg en kikk.

Fra venstre på bildet: Torill Sørløkk , Wenche Wilhelmsen Finseth, Madelein Wold og Turid Uvsløkk
Etter lang tid på lager trengte steinene litt rengjøring