Oförutsedda grundförhållanden är en riskfaktor som ofta leder till förseningar och extrakostnader i samband med anläggningsarbeten. Det är framförallt två geologiska faror som bedöms som viktigast att kunna identifiera, hantera eller eventuellt även undvika, för säkert och effektivt bergbyggande. Den första är instabilt berg och den andra är stora inläckage av grundvatten till tunneln. Vattenpassager är många gånger de delar av en bergtunnel där det är störst risk för problem med dålig bergkvalitet och vatteninläckage.
Huvudsaklig forskarorganisation: Lunds tekniska högskola
Forskningsområde: Undersökning och karakterisering under planering, genomförande och drift
Projektstart: 2021
Finansiering: 2 237 000 kr
Studien ”Integrerad geofysik för kartläggning av jorddjup och bergkvalitet i vattenpassager” syftar till att förbättra förundersökning för undervattenspassager (tunnlar) genom att kombinera elektrisk resistivitetstomografi (ERT) och refraktionsseismisk tomografi (SRT). Metoderna kompletterar varandra och tillsammans med borrprovtagning i utvalda punkter bidrar de till mer pålitliga geologiska förutsägelser. Särskilt i samband med logistiskt komplexa maringeologiska undersökningar.
I Wisén & Rossi (2021) visades möjligheten att använda fiberoptiska mätmetoder som tex distribuerade akustiska sensorer (DAS) för seismiska mätningar istället för konventionella hydrofonkablar. DAS är en avancerad mätteknik som omvandlar optisk telekomfiber till en lång serie fiberoptiska hydrofoner som kan mäta vibrationer med ett par meters spatial upplösning längs flera kilometer fiberkabel. På detta sätt kan seismisk aktivitet kartläggas och analyseras i såväl tids- som frekvensdomänen. Dessa sensorer har också de generella fördelar som fiberoptiken medför. Ingen elektrisk energi behöver tillföras, de är immuna mot elektromagnetiska störningar, de är korrosionsbeständiga, och de är även små till storleken. Alla mätinstrument kan placeras långt ifrån mätpunkterna på fibern vilket ökar säkerheten för operatörerna.
En annan positiv aspekt som DAS-teknologin medför är möjligheten till hög spatial upplösning av seismiska data vilket ger mer detaljerade resultat för seismisk tomografi men även möjliggör analys av ytvågor. Det senare kräver en hög upplösning och kan ge relevant information om berggrundens beskaffenhet genom bestämning av ytvågornas utbredningshastighet. Utöver detta är DAS-system flexibla och mätområde och upplösning kan enkelt ändras under en pågående mätning. Vidare förenklar fiberoptiska sensorer samlokalisering av ERT-sensorer och SRT-sensorer, då de helt enkelt är lättare och smidigare att hantera jämfört med konventionella sensorkablar. Till sist finns även en fördel i och med att störningar mellan ERT- och SRT-sensorerna helt uteblir. För att undvika störningar görs normalt de olika mätningarna vid olika tidpunkter. DAS-teknologin skulle göra det möjligt att göra dessa mätningar samtidigt vilket skulle reducera undersökningstiden.
Studiens mål är att fortsätta utveckla DAS-baserade undersökningsmetoder i för undersökningar i grunda vatten med syfte att integrera seismiska och elektriska mätningar i en och samma instrumentuppställning.
Deltagare
Studien bemannas av Matteo Rossi, Roger Wisén, Guilio Vignoli, Sandy Alomari och Kenny Hey Tow med stöd från en referensgrupp bestående av Fredrik Nylén, Fredrik Kullander, Mats Svensson, Daniel Sofer, Lena Persson, Ari Tryggvason och Patrik Vidstrand.
