Artikelförfattare: Johan Lagerlund, Vattenfall R&D, Jasmina Toromanovic, Luleå tekniska universitet och Peter Viklander
HydroResearch AB
En fyra meter hög testdamm byggdes 2019 vid Vattenfallslaboratoriet i Älvkarleby för att under verkliga förhållanden studera inre erosion och möjligheten att detektera inbyggda defekter med geofysiska metoder. Under fem års drift har dammen gett unik kunskap om fyllningsdammars beteende, materialegenskaper och hur olika mätmetoder fungerar och kompletterar varandra.
Inledning
Inom vattenkraftområdet är produktion av energi, reglering av vattenflöden och säker magasinering av vatten i dammar av avgörande betydelse – både för verksamhetsutövare och för samhället i stort. Om en damm med hög dammsäkerhetsklass (A eller B) havererar kan det leda till omfattande skador och allvarliga konsekvenser nedströms. Att upprätthålla en hög nivå på dammsäkerheten är därför av största vikt. Två funktioner är särskilt centrala för att hantera vatten på ett säkert sätt:
• Den avbördande funktionen, det vill säga att tillräcklig kapacitet finns för att avbörda vatten och att reglering kan ske vid behov, exempelvis med hjälp av utskovsluckor.
• Den dämmande funktionen, som utgörs av betong- och fyllningsdammar uppförda i vattendrag för att magasinera vatten.
Internationell statistik över dammhaverier visar att överströmning och instabilitet är de vanligaste orsakerna till haverier i fyllningsdammar (jord- och stenfyllningsdammar). Sådana dammar är i regel känsliga för erosion vid överströmning, särskilt när vattennivån stiger över dammkrönet. Svenska fyllningsdammar, exempelvis inom vattenkraftområdet, är ofta zonerade konstruktioner med en tätande zon (tätkärna), omgiven av filtrerande zoner med sand och grus, samt stödjande zoner med jord eller sprängsten. Tätkärnan är ofta byggd av morän, vanligtvis bestående av 25–40 procent finjord (med låg lerhalt), samt sand, grus, sten och block. Denna materialsammansättning gör tätkärnan känslig för inre erosion – vilket är ett vanligt skadeförlopp i fyllningsdammar. En välbyggd fyllningsdamm kan vara mycket robust, medan en damm med inbyggda svagheter – exempelvis ett för grovkornigt filter eller otillräcklig packning av tätkärnan – kan vara betydligt mer skadebenägen. Dessutom kan åldringsprocesser påverka dammens tillstånd över tid. De vanligaste skadorna i denna typ av damm är relaterade till inre erosion, som i ett långtgående skede kan leda till bildandet av sjunkhål i dammkrönet och underminering av dammen.
För att öka kunskapen om fyllningsdammar initierade Vattenfall, i samfinansiering med Energiforsk, ett forskningsprojekt. Syftet var att i ett blindtest undersöka om medvetet inbyggda defekter i en fyra meter hög fyllningsdamm kan detekteras med konventionella icke-förstörande provningsmetoder (geofysiska metoder) [6]. Ytterligare syften var att generellt fördjupa den geotekniska förståelsen för fyllningsdammars beteende under långvarig vattenlast, samt att specifikt studera inre erosion och reparation av tätkärnan genom injektering. Projektet genomfördes i samarbete med Luleå tekniska universitet (LTU), HydroResearch AB, Lunds tekniska högskola (LTH) och Uppsala universitet (UU). Vattenfall R&D stod för investering och byggande och drift av riggen och testdammen.
Artikelförfattare: Johan Lagerlund, Vattenfall R&D, Jasmina Toromanovic, Luleå tekniska universitet och Peter Viklander
