Sammenfatning af de geologiske/geotekniske undersøgelser

Transkript

1 Startside Forrige kap. Næste kap. Sammenfatning af de geologiske/geotekniske undersøgelser Copyright Trafikministeriet, INDLEDNING Klienten for de aktuelle geologiske/geotekniske undersøgelser er Bundesministerium für Verkehr, Tyskland og Trafikministeriet, Danmark. Undersøgelserne udgør en del af forundersøgelserne for kyst-kyst-delen af en forbindelse over Femer Bælt mellem Puttgarden, Tyskland og Rødbyhavn, Danmark. Undersøgelserne er udført inden for en ca. 5 km gange 25 km undersøgelseskorridor og et ydre undersøgelsesområde på 30 km gange 30 km. Indeværende Fase 2 rapport er sammenfattende og erstatter Fase 1 rapporten på den måde, at den indeholder de opdaterede resultater fra Fase 1. Fase 1-aktiviteterne blev gennemført i perioden fra til af Fehmarn Link Consultants (FLC, Joint Venture bestående af RAMBØLL, Danmark og haas consult, Tyskland), og Geoteknisk Institut (DGI) fungerende som underrådgiver for FLC. Formålet med Fase 1 -undersøgelserne var at belyse den rumlige fordeling af jordarterne inden for undersøgelseskorridoren til en dybde på mindst 120 m under havbund. Imidlertid er også dybereliggende strukturer blevet undersøgt. Fase 1 aktiviteterne har omfattet: Granskning af eksisterende geologisk, topografisk og batymetrisk information og etablering af en foreløbig geologisk/geoteknisk model, som en geo-databasemodel version 0 Udførelse af refleksionsseismiske undersøgelser til søs Etablering af den geofysiske model og forbedring af den foreløbige geologiske model inden for den havdækkede del af undersøgelseskorridoren Opdatering af geo-databasemodellen med de foreløbigt tolkede laggrænser fra den refleksionsseismiske undersøgelse til en model version 1 Fase 1-rapportering. De seismiske undersøgelser indbefattede en overfladenær seismisk undersøgelse i et 200 m gange 500 m net udført med pinger og sparker udstyr og en dybdeseismisk undersøgelse i et 400 m gange 1000 m net udført med et multikanal sleeve gun seismikudstyr. Fase 1-aktiviteterne er rapporteret i detaljer i FLC's Fase 1-rapport, dateret og sammenfattet i kapitel 3 af nærværende Fase 2- rapport. På basis af fase 1-resultaterne og FLC's kontrakt for Geologiske og Geotekniske Undersøgelser er det detaljerede program for de efterfølgende fase 2-undersøgelser blevet aftalt med klienten. Fase 2-aktiviteteme blev gennemført i perioden fra til af FLC med Geoteknisk Institut som underrådgiver for FLC.

2 Formålet med fase 2-aktiviteterne var at verificere og kalibrere den geologisk/geotekniske model, som blev opstillet i fase 1, samt at belyse de geologisk/geotekniske karakteristika for de påviste jordarter. Fase 2-aktiviteterne har omfattet følgende hovedaktiviteter: Udførelse af 41 CPT-forsøg og 41 vibrocorer boringer i nærliggende punkter Udførelse af to geotekniske boringer på land og 5 boringer til søs. I alle boringerne er der udført borehulslogging Laboratorieundersøgelser, herunder geologiske prøvebeskrivelser, klassifikationsforsøg og avancerede konsolideringsforsøg, simple trykforsøg og ukonsoliderede, udrænede triaksialforsøg Revaluering af den seismiske undersøgelse Indsamling af eksisterende seismologiske data Opdatering af geo-databasen med fase 2-resultaterne og udarbejdelse af bruger-manualen for Geomodellen. Beskrivelse af jordbundsforholdene og de forskellige geologiske hovedenheder, indbefattende en tektonisk beskrivelse og en risikovurdering. Fase 2-rapportering. Fase 2-aktiviteterne er yderligere beskrevet i kapitel 4 og 5 og appendikserne. Brugermanualen for Geomodellen findes i et separat bind. 2. OVERORDNET SAMMENFATNING AF UNDERSØGELSESRESULTATER Fire overordnede geologisk/geofysiske hovedenheder er blevet defineret inden for undersøgelseskorridoren. Disse benævnes: Øvre Kvartær enhed Nedre Kvartær enhed Tertiær lerenhed Kretasisk kalkenhed. Udbredelsen af disse fire enheder og den generelle geologi i Femer Bælt undersøgelseskorridoren er antydet på henholdsvis fig 2.1 og fig 2.2. Øvre Kvartær enhed Havbunden, som udgør toppen af den øvre kvartære enhed i den havdækkede del af undersøgelseskorridoren imellem Femern og Lolland,er blevet opdelt i tre delområder: en dybere, central del med vanddybder imellem ca. 23 m og ca. 30 m, som benævnes "bassinet" to svagt hældende, kystnære områder med vanddybder fra 0 til 23 m, som benævnes "flankerne" Den øvre kvartære enhed er underinddelt i fem underenheder, SU, - SU5, hvoraf SU1 - SU4 er af post-/ senglacial alder, mens SU5 er af glacial alder. De post-/senglaciale aflejringer findes i størstedelen af den havdækkede del af undersøgelseskorridoren. Tykkelsen af de post-/senglaciale aflejringer er størst i bassinet, hvor tykkelser op til 20 m er observeret. Underenheden SU1 domineres af postglacialt marint sand og gytje, men post-/senglacial tørv og senglacialt smeltevandssand truffet på flankerne er også indbefattet i SU1. Underenhederne SU2 og SU3 er kun observeret i og nær ved bassinområdet, og de består hovedsagelig flamineret ler med noget silt og finsand. De antages at være senglaciale (og/eller postglaciale). Et adskillende sandlag er konstateret imellem de to underenheder. Underenheden SU4 findes næsten udelukkende i den nordlige og centrale del af bassinet. Den er opbygget af senglaciale smeltevandssandaflejringer.

3 Underenheden SU5, som findes i bassinområdet, optræder som vekslende lag af glacialt morænesand, moræneler og smeltevandssand. De eksisterende resultater fra boringer, vibrocorer boringer og CPTforsøg er imidlertid ikke et tilstrækkeligt grundlag for konklusioner om, hvorvidt denne underenhed faktisk udgøres af en kompetent, forkonsolideret glacial aflejring. I konsekvens heraf er underenheden beskrevet som en øvre kvartær enhed. Nedre Kvartær enhed Overfladen af den nedre kvartære enhed er truffet i niveauer mellem havbunden og ca. 20 m under havbunden med det højeste niveau nær kysterne og det dybeste niveau i bassinet. Den nedre kvartære enhed består af glaciale aflejringer, som forventes at være forkonsoli-derede og kompetente. Tykkelsen ligger imellem ca. 30 m og ca.70 m under den nordlige flanke, mellem ca. 1 m og ca. 50 m under bassinet og mellem ca. 0 m og ca. 40 m under den sydlige flanke. De glaciale aflejringer som udgør den nedre kvartære enhed består hovedsagelig af moræner med betydelige indlejringer af smeltevandsaflejringer og glaciale flager. De glaciale aflejringer er uformelt blevet opdelt i tre forskellige formationer (A, B og C). Den tilgængelige boringsinformation er ikke tilstrækkelig til konklusioner om, hvorvidt formationerne er sammenhængende under området. Desuden er der ikke gjort forsøg på en kortlægning af disse formationer ud fra de seismiske profiler. Vingestyrkerne er generelt over det normale, og de er ofte blevet registreret som meget høje. Formation A er truffet i alle boringerne.den udgør hele den glaciale lagfølge til lands på Lolland og på det nordlige flanke-område af Femer Bælt. Formation A domineres af sandet moræneler med underordnede forekomster af morænesand, stærkt sandet moræneler og ret fedt moræneler. Underordnede smeltevandsssand- og siltforekomster, som lokalt er af betydning, er konstateret. Morænerne er gennemgående karakteriseret ved et lavt vandindhold og en lav plasticitet. Lokalt træffes der lagfølger domineret af smeltevandssand og morænesand med underordnede forekomster af smeltevandssilt.

4 Fig. 2.1 Geofysisk/geologisk model i isometrisk afbildning. De fire geofysiske/geologiske enheder er angivet med deres top-og bundflader. Modellen viser området set fra nord med Rødbyhavn til venstre. Koter er angivet til venstre.

5

6 Fig. 2.2 Generel geologi i Femer Bælt undersøgelseskorridoren med omgivelser. Formation B er truffet i nogle af boringerne i bassinet. Formationen domineres af ret fedt moræneler med glaciale flager af meget fedt ler. Morænen har typisk noget højere vandindhold end det normale for danske morænelere, og plasticiteten er også højere, end det der normalt træffes. Formation C er fundet i en del af boringen til lands på Femern, og den består af fedt moræneler og glaciale flager af meget fedt ler. Morænen karakteriseres typisk ved høje vandindhold og meget høj plasticitet sammenlignet med, hvad der normalt findes i danske morænelere. Pletter af meget fedt ler og bryozofragmenter er almindelige. De glaciale flager karakteriseres ved at bestå af meget fedt ler. Leret er generelt tolket som lokalt opskudt tertiært ler. For flagerne af meget fedt ler gælder det, at den udrænede forskydningsstyrke er afhængig af graden af sprækkethed. Avancerede laboratorieforsøg indikerer deformationsegenskaber som for tertiært ler i disse flager. Prækvartæroverfladen Prækvartæroverfladen udgøres af toppen af den tertiære lerenhed i den nordlige, vestlige og sydlige del af korridoren, mens den udgøres af toppen af kalkenheden i den øst-centrale del af korridoren. Prækvartæroverfladen er tolket beliggende i niveauer fra meget tæt under havbunden til omkring 80 m under havbunden, men normalt ligger den mindre end 60 m under havbunden. Tertiær lerenhed Tykkelsen af den tertiære lerenhed varierer imellem 0 m og ca. 200 m. Enheden opnår sin største tykkelse i syd, hvorimod tykkelser på omkring 100 m er observeret i den nordlige og vestlige del af undersøgelseskorridoren. Tykkelsen aftager gradvis imod det øst-centrale område, hvor de tertiære leraflejringer mangler, og hvor de glaciale aflejringer direkte overlejrer kalkenheden. De tertiære aflejringer fremtræder som meget fedt ler. Sprækker er almindelige, og sprækkefladerne har ofte karakter af glideflader. Tre forskellige formationer er blevet konstateret: Røsnæs ler-formationen (Eocæn alder) Ølst-formationen (Eocæn/Paleocæn alder) Holmehus-formationen (Paleocæn alder) De vigtigste geotekniske hovedegenskaber for de tertiære leraflejringer, som fundet ved laboratorieforsøgene, er angivet i kapitel 5.4. Kretasisk kalkenhed Overfladen af kalkenheden ses som en del af en domestruktur inden for undersøgelseskorridoren. Kulminationen optræder i den øst-centrale del af undersøgelseskorridoren i et niveau omkring kote -40 m svarende til ca. 15 m under havbunden. Den forventede tykkelse af kalken er mere end 300 m. Kalken optræder som en slammet, svagt sandet og ofte svagt hærdnet, hvid kalk (skrivekridt) som indeholder underordnede lag af uhærdnet kalk og af stærkt hærdnet (forkislet) flint. Kalken i boringerne er aldersmæssigt henført til sen Maastrichtien, som er en del af øvre Kridt. Strukturmæssigeforhold Det dominerende strukturmæssige element i undersøgelseskorridoren er domestrukturen, som klart tegner sig i udformningen af kalkoverfladen (fig 2.1). De dybdeseismiske undersøgelser indikerer, at både det tertiære ler og den kretasiske kalk er involveret i domedannelsen. Domens amplitude målt på kalkoverfladen er omkring 150 m.

7 Domestrukturen antages at være udviklet i forbindelse med saltbevægelser i dybereliggende lag. I de sydlige og vestlige dele af undersøgelsesområdet er mindre forkastninger og folder almindelige i kalkenheden. De kan have relation til saltbevægelser, men mere sandsynligt er det, at de i stedet har forbindelse til andre typer af tektoniske begivenheder. Tektonisk beskrivelse og risikovurdering Der er blevet indsamlet seismologiske data fra Kort- og Matrikelstyrelsen, Geodætisk Seismisk afdeling i Danmark og fra Geoforschungszentrum Potsdam i Tyskland. Seks overordnede strukturelle elementer, som kan have indflydelse på den tektoniske situation i Femer Bælt, er blevet identificeret. Det drejer sig om Tornquist-zonen, det norsk-danske bassin, Ringkøbing-Fyn-højderyggen, den kaledoniske deformationsfront, den trans-europæiske forkastning og det nordtyske bassin. På basis af de tektoniske strukturers dominerende retninger er der indplaceret et rektangel på 300 km x 150 km med den længste side parallel med strukturretningen og med undersøgelseskorridoren i centrum. På basis af en regressionsanalyse af kun 4 ældre jordskælv med registrerede magnituder, indtruffet inden for rektanglet, kan det stærkeste jordskælv, som kan forventes at indtræffe i en 100-års gentagelsesperiode inden for rektanglet, forventes at være i størrelsesordenen 4,0 (magnitude, Richterskalaen). Det stærkestej ordskælv i en 475-års gentagelsesperiode i relation til Eurocode 8 (EC8) forventes at være i størrelsesordenen 4,9 (magnitude, Richter-skala). En lodret bevægelse (hævning) i størrelsesordenen 0,5 mm/år skal tages i betragtning som bidrag fra saltpuden. Startside Forrige kap. Næste kap.