Temaer for prosjekt- og masteroppgaver

Basert på vår erfaring med veiledning og oppgaver viser vi nedenfor eksempler på forslag til prosjekt- og masteroppgaver med veiledning fra NGI. Selve innholdet vil utarbeides i samarbeid med student, veileder ved universitetet og NGIs veileder. En sommerjobb på NGI kan ofte være inngangen til kontakt med fagekspert på NGI for valg av prosjekt- eller masteroppgave. Her er en liste over titler/temaer for slike oppgaver. Nedenfor er det en kort beskrivelse av disse.

  1. Hvilke geologiske parametere gir størst fare for poretrykksreduksjon og setningsskader som følge av vannlekkasjer i tunneler?
  2. Vurdering av valg av injeksjonsmasse og metode samt kontroll av oppnådd tetthet ved strenge krav til tetthet
  3. Prediksjon av injeksjonsvolum og pumpetid for berginjeksjon i tunneler ved bruk av maskinlæring
  4. Prediksjon av vibrasjon fra tunnelsprengning ved bruk av maskinlæring
  5. Reclamation of old mine tailings: can oxygen barrier covers stop contamination? 
  6. Jordskjelvlaster på kjellervegger og tuneller
  7. Numerical and experimental modelling of laterally loaded piles using a new laboratory testing device
  8. Modellforsøk – installasjonseffekter fra boring i sand
  9. Avanserte Lagdelingsmodeller
  10. Reusing tunnel muck – the impact of the tunnelling method
  11. Vibration from rock blasting – frequency content
  12. Modellering av konsekvenser av innlekkasje til tunnel
  13. Excavation-induced building damage
  14. Micro CT-scans analysis of Bauxite Residue soil and Root growth
  15. Vurdering av forekomst av kvikkleire fra sonderingsresultater
  16. Benchmarking methods and tools for InSAR in urban and rural terrain
  17. Improved rockfall modelling for the design of mitigation measures 
  18. Hazard zoning for small rock avalanches (volume < 100 000 cubic meters)
  19. Quantifying the environmental impact of urban geotechnical works
  20. Sedimenttransport i Finna, Vågåmo
  21. In-situ measurements of hydraulic conductivity in sand
  22. Development and evaluation of new Ko oedometer cell
  23. Sea disposal of alum shale – a way forward?

__________________________________________________________

  

  

  

  

1. Hvilke geologiske parametere gir størst fare for poretrykksreduksjon og setningsskader som følge av vannlekkasjer i tunneler? 

Geol param Vennlekkasje tunneler 700

Forslag til fordypningsemne:
Litteraturstudie / sette seg inn i hvilke parametere som gir størst risiko for å gi setningsskader ved tunneldriving. Romeriksporten jernbanetunnel er et aktuelt tunnelprosjekt å se på. Søke etter eksempler på tunnelprosjekter der vannlekkasjer har medført poretrykksreduksjon og setningsskader på bygg.

Parametere som kan samles inn:

  • Innlekkasje og utført injeksjon
  • Poretrykksmålinger i løsmasser (like over bergoverflaten)
  • Observerte setninger og eventuelle skader på bygninger samt avstand i forhold til tunnelen
  • Vanninfiltrasjonsdata
  • Geologiske parametere (observert i tunnelen og løsmasseforhold (plassering i dyprenner))
  • MWD-data

Masteroppgave:
Utvikling av sårbarhetsmodell for tunneler (Romeriksporten kan være case/UDK01 – Jernbanetunnel Drammen)
Arbeide med en GIS modell som er utviklet ved NGI men som foreløpig ikke er ferdigutviklet for tunneler. Kjøre modellen med data fra en delstrekning av Romeriksporten og et tunnelprosjekt valgt i samarbeid med veileder der det er registrert skader på bygg, for å så evaluere modellen i forhold til målt poretrykk, registrerte deformasjoner og skader. Tidspunkt for poretrykksreduksjonen i forhold til fremdriften av tunnelen er viktig. Har reduksjonen i poretrykk skjedd jevnt og trutt, eller har det skjedd et plutselig dropp, forårsaket av en særlig permeabel gang/svakhetssone eller lignende?

Ved å systematisere dataene kan man se om det finnes sammenhenger mellom geologi og poretrykksreduksjon/setninger, samt avstand til bygninger som har blitt skadet. Hvilke parametere er viktige in-put til sårbarhetsvurderinger. Oppgaven vil bli å vurdere hvilke geologiske parametere som bør inkluderes som input i GIS-modellen.

Oppgaven krever at studenten liker å systematisere tall og finne sammenhenger ("tallknuser"-jobb der excel/matlab og GIS-verktøy kan tas i bruk).

  • Passer best til en student ved teknisk geologi med interesse for hydrogeologi / injeksjon / urban tunnelling
  • Det er en fordel av studenten er interessert i excel, matlab, GIS etc.

Kontaktperson NGI:

  

  

  

  

2. Vurdering av valg av injeksjonsmasse og metode samt kontroll av oppnådd tetthet ved strenge krav til tetthet 

Injeksjonsmasse 700 300

Bakgrunn

Forinjeksjon med strenge krav til innlekkasje har vært et viktig tema på flere tunnelprosjekter de senere årene. Med strenge krav til innlekkasje menes som regel en fastsatt maksimal mengde innlekkasje i et underjordsanlegg i berg basert på vurderinger av skadekonsekvenser på bygninger som følge poretrykksreduksjoner i løsmasseavsetningene på berggrunnen som underjordsanlegget bygges.
For å oppnå tilstrekkelig tetthet i berget for at slike krav til maksimal tillatt innlekkasje skal overholdes, vil forinjeksjonsarbeidene derfor i større grad omfatte tetting av fine riss og lekkasjekanaler i berggrunnen med lav hydraulisk transmissivitet i tillegg til fenomener som fører moderate til større lekkasjer.

Det finnes flere strategier for å oppnå tetthetskrav i denne kategorien. Tradisjonelt har metodikken for forinjeksjon vært basert på industrisement, injeksjonshull med svært lav innbyrdes avstand, og bruk av høyt injeksjonstrykk. I flere situasjoner har man lykkes teknisk med en slik tilnærming.
Situasjoner der det vil være restriksjoner på maksimalt injeksjonstrykk, samt krevende geologiske forhold i form av lekkasjefenomener som kun i begrenset grad lar seg tette med en slik metodikk, kan det være aktuelt å benytte injeksjonsmaterialer som har høyere inntrengingsevne i fine riss og lekkasjeførende kanaler. Erfaringer med mikrosementer til dette formålet finnes i betydelig grad. I mer begrenset grad har det forsøkt å benytte kolloidal silika (silikasol), dvs silikapartikler i nanometrisk kornstørrelse i en vandig suspensjon til tetting av de fineste riss.

Begge disse kategoriene injeksjonsmaterialer har egenskaper som potensielt kan bidra til å løse teknisk krevende lekkasjesituasjoner på en raskere og mer forutsigbar måte sammenliknet med industrisement.

Et viktig element i hele forinjeksjonsmetodikken er kontroll av det oppnådde injeksjonsresultatet og hensiktsmessige kriterier for hvordan man skal styre hele utførelsen av injeksjonsarbeidene. Det er derfor viktig å definere praktisk gjennomførbare overvåknings- og kontrolltiltak som har mulighet til å påvise om de utførte injeksjonsarbeider har den planlagte effekten på reduksjon av lekkasjene.
Kontroll av oppnådd injeksjonsresultat før videre driving kan tillates, blir betydelig mer krevende med strengere akseptkriterier for innlekkasje. En gjennomgang og forbedring av praktiske kontrolltiltak og styringskriterier for injeksjonsarbeidene vil være nyttig.

Gjennomføring

Denne oppgaven tenkes gjennomført over to semestere i form av et videre fordypningsemne (høst 2021) og masteroppgave (vår 2022). Temaet er omfattende, og er derfor egnet til å lage et arbeidsomfang der to studenter kan arbeide sammen om en masteroppgave.

Forslag til Fordypningsemne
Litteratur- og bakgrunnsstudie om injeksjon med fokus på oppnåelse av strenge tetthetskrav ved bruk av mikrosement og kolloidal silika (innhente informasjon om bruken av kolloidal silika i Sverige), samt erfaringer med kontroll og overvåkning for å evaluere injeksjonsresultatet. Oppgaven kan kan også baseres på innhenting av erfaringsmateriale med eksempler på bruk av mikrosement og kolloidal silika i nylig utførte tunnelprosjekt.

Masteroppgave

Hovedtema: Injeksjon med strenge krav til tetthet. Materialer, metode og kontroll.

Hva bør styre valg av injeksjonsmasse? Hvordan skal det oppnådde injeksjonsresultatet kontrolleres og vurderes opp mot realistiske akseptkriterier som er praktisk mulig å styre etter for den utførende entreprenøren?

Oppgaven vil gå inn på disse to kjernetemaene i form av gjennomgang av materiale fra nylige og pågående underjordsprosjekter i berg, samt feltarbeid på pågående prosjekter der forinjeksjon med strenge tetthetskrav er et viktig tema.

Deltemaer som kan inngå i oppgaven vil være:

  • Hvor tett bergmasse er det mulig å oppnå med kjent teknologi med mikrosementer og kolloidal silika med en fornuftig ressursinnsats
  • Hva kan oppnås med mikrosementer
  • Hva kan oppnås med kolloidal silika
  • Hvordan vil drivemetoden (boring og sprengning sammenliknet med TBM) påvirke muligheten for å oppnå høy tetthet, samt påvirke metodevalget for å oppnå optimalt ressursforbruk vurdert opp mot resultatet
  • Hvordan kan MWD data benyttes i den fortløpende vurderingen av detaljer i injeksjonsmetoden
  • Hvilke typer tiltak for å kontrollere oppnådd tetthet etter utført injeksjon er aktuelle ved strenge akseptkriterier for innlekkasje
  • Hvordan kan ulike overvåknings- kontrolltiltak forbedres for å gi økt presisjon i vurderingen av oppnådd tetthet og samtidig tjene som praktiske styringsverktøy

Leveranser

Høstsemesteret 2021: rapport i form av semesteroppgave i fordypningsemnet ingeniørgeologi.

Vårsemesteret 2022: Masteroppgave, rapport

Mulighet for sommerjobb ved NGI, sommer 2021

Det kan være aktuelt med sommerjobb ved NGI med mulighet for befaringer, oppfølging av injeksjonsarbeid og innhenting av informasjon om injeksjon, f.eks. på et aktivt prosjekt. I en sommerjobb vil det også være aktuelt å innhente og systematisere data fra tidligere prosjekter for å få kjennskap til injeksjon og vannkontroll / vannmålinger.

Kontaktperson NGI:

  

  

  

  

3. Prediksjon av injeksjonsvolum og pumpetid for berginjeksjon i tunneler ved bruk av maskinlæring 

5b Prediksjon av injeksjonsvolum 700

Bakgrunn

Berginjeksjon er normalt en sentral operasjon i urbane tunnelprosjekter, med betydelig påvirkning av fremdrift og kostnader. Det er utfordrende å estimere injeksjonsvolum og pumpetid for berginjeksjon i planfase for nye tunnelprosjekter. Dagens estimeringsmetoder har ofte stor feilmargin, noe som påvirker risikoprofilen til prosjektet, med påfølgende kontraktuelle konflikter mange tunnelprosjekter.

I driftsfase er det utfordrende å planlegge neste injeksjonsrunde. Det kan typisk være et spenn i injeksjonsvolum på 10-50 tonn og 5-30 timer i pumpetid, for tilsynelatende likt bergmassevolum.

Oppgavebeskrivelse

Med utgangspunkt i data for minimum 3 gjennomførte tunnelprosjekter med systematisk injeksjon, skal det utvikles prediksjonsmodeller for injeksjonsvolum og pumpetid med basis i teknikker innenfor maskinlæring. Maskinlæring er en undergren av kunstig intelligens og innebefatter et stort metodesett for å bygge modeller basert på data. Slike verktøy har bidratt til viktige gjennombrudd innenfor andre former for vitenskap og brukes i økende grad innenfor geofaglige problemstillinger. Maskinlæringsteknikker kan fange opp kompleksitet og mønstre i data i større grad enn enkle statistiske metoder som f.eks lineær regresjon.

Oppgaven deles i to:

  1. Prediksjonsmodell for mengder i planfase for et tunnelprosjekt med systematisk injeksjon. Det skal benyttes typiske inputdata som er tilgjengelig i planfase, i størst mulig grad objektive målbare størrelser. Dette kan f.eks være; type bergart i overflatekartlegging, overdekning, grunnvannsnivå, nedbørsdata, løsmassetykkelse, kartlagte svakhetssoner. Label-data (de mengder man skal predikere) blir målte data for injeksjonsmengder i gjennomførte prosjekter. Resultat skal gjerne presenteres i injeksjonsklasser i tillegg til numerisk regresjonsverdi.
  2. Prediksjonsmodell for mengder i den neste injeksjonsskjermen i driftsfase. Det skal i hovedsak benyttes Measure While Drilling (MWD) data, i tillegg til tilgjengelige data i planfase og eventuelle andre nye datasett i driftsfase. Label-data (de mengder man skal predikere) blir målte data for injeksjonsmengder i gjennomførte prosjekter.

Det antas at metoder som Multilayer Perceptron (MLP), Long Short Term Memory (LSTM), Random Forest eller Support Vector Machine vil være typiske aktuelle maskinlæringsmetoder. Modeller skal utvikles i et av programmeringsspråkene Python eller R.

Oppgaven kan gjerne være en kombinasjon av prosjektoppgave og masteroppgave.

Prosjektoppgave

  • Litteratursøk og sammenstilling av nåværende prediksjonsmodeller for estimering av mengder i berginjeksjon for tunneler
  • Gjennomgang av aktuelle metoder for maskinlæring, med fokus på bruk for lignende problemstillinger ved tunneldriving
  • Innsamling av datamateriale og preprosessering for maskinlæringsmodeller i masteroppgave.

Masteroppgave

  • Utvikling av prediksjonsmodeller som omtalt under prosjektbeskrivelse

Leveranse

  • Tekstlig beskrivelse
  • Prediksjonsmodeller programmert i Python eller R.
  • Ønsket: Abstract/Artikkel til Bergmekanikkdagen i regi av NFF

Datagrunnlag

Historiske plan- og driftsdata fra minimum tre tunnelprosjekter med ulik geologi.

Studentens bakgrunn og interesse

Studenten må ha kompetanse og interesse innenfor de 3 hovedtemaene tunneldriving, berginjeksjon og maskinlæring. Dette innebærer også at studenten må ha noe kompetanse innenfor programmering i et av språkene Python eller R. Studenten må ha interesse for å ta i bruk nye innovative teknikker innenfor ingeniørgeologi.

Kontaktperson NGI

  

  

  

  

4. Prediksjon av vibrasjon fra tunnelsprengning ved bruk av maskinlæring 

6c Vibrasjon fra sprengning 700

Bakgrunn

Med et økende antall tunnelprosjekter i urbane områder, er vibrasjonskontroll og rask justering av sprengningssystemer til vibrasjonsbehov, avgjørende for en optimalisert tunneldriveprosess som ivaretar sikkerheten for konstruksjoner og infrastruktur i nærheten. Brudd på vibrasjonskrav kan føre til skadet infrastruktur, erstatningsansvar og høye bøter. I urbane områder er det normalt plassert vibrasjonsovervåkningsutstyr på viktige bygninger eller infrastruktur som måler vibrasjonen fra hver salve.

Ved tunneldriving i dag brukes normalt enkle empiriske formler (ref. NS 8141-1) eller tommelfingerregler for utforming av en sprengningsplan som tar hensyn til et spesifikt vibrasjonsbehov (f.eks. 25 mm / s), noe som ofte resulterer i bruk av mange salver for å optimalisere salveplanen. Videre medfører dagens delvis manuelle og "grove" prosess at design av en sprengningsplan gjerne blir for konservativ, noe som også bidrar negativt til drivetid og kostnadene for sprengningsprosessen.

I økende grad brukes maskinlæring (ML) som verktøysett og løsningsmetode for å lage gode prediksjonsmodeller for sprengningsvibrasjoner, og dermed muliggjøre en mer optimal prosess med design av sprengningsplanen. Maskinlæring er en undergren av kunstig intelligens og innebefatter et stort metodesett for å bygge modeller basert på målte objektive data. Slike verktøy har bidratt til viktige gjennombrudd innenfor andre former for vitenskap og brukes i økende grad innenfor geofaglige problemstillinger. Maskinlæringsteknikker kan fange opp kompleksitet og mønstre i mange datasett, i betydelig større grad enn manuell menneskelig tolkning, og bedre enn enkle statistiske metoder som f.eks lineær regresjon.

I internasjonal forskning har maskinlæring blitt benyttet for å bygge prediksjonsmodeller for vibrasjon fra sprengning i en rekke dagbrudd, men bare noen få analyser har blitt utført innen tunneldriving.

Oppgavebeskrivelse

Med utgangspunkt i data fra minimum tre gjennomførte tunnelprosjekter med vibrasjonsutfordringer, skal det utvikles prediksjonsmodeller for vibrasjon fra tunnelsprengning i gitte punkter, med basis i teknikker innenfor maskinlæring. For en bestemt salve skal det predikeres maks-verdi, gjennomsnitt, varians/standardavvik, samt eventuelle andre aktuelle prediksjonsmål. Definisjoner og enheter fra norsk standard NS 8141-1 skal benyttes.

Med såkalt styrt læring (supervised learning) skal det modelleres sammenheng mellom input og output-dataset. Maskinlæringsmodellen skal gjøre det mulig å raskt tilpasse den optimale sprengningsplanen til å møte vibrasjonsgrenser for nærliggende bygninger eller konstruksjoner. En sensitivitetsanalyse av inngangsparametere skal utføres. Prediksjonsmodellene skal sammenlignes med dagens konvensjonelle metoder.

Stikkord til teknisk strategi for ML-modellering

Inndata-datasett: MWD-data, detaljer fra sprengningsplanen, formen på tunnelstuffen, bergmassekarakterisering fra sprengingspunkt til målt punkt, mektighet av overdekning, tunnelgeometri, salvelengde, og andre relevante datasett som er tilgjengelige.

Ut-datasett: målte vibrasjonsverdier.

Strategier som anses relevante / aktuelle for dette problemet, er i prioritert rekkefølge:

  • Mindre komplekse modeller (og mer forklarbare) som Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), Boosting - metoder, Decision Treee
  • Modeller basert på nevrale nett:
    - RNN (LSTM eller GRU) for sekvensmodellering og prediksjon
    - MLP

Modeller skal utvikles i et av programmeringsspråkene Python eller R. Oppgaven kan gjerne være en kombinasjon av prosjektoppgave og masteroppgave.

Prosjektoppgave

Litteratursøk og sammenstilling av nåværende prediksjonsmodeller for vibrasjonsestimering, både konvensjonelle og basert på maskinlæring. Beskriv hvordan man i dag designer en sprengningsplan med konvensjonelle metoder for å hensynta et krav til vibrasjon.

Gjennomgang av aktuelle metoder for maskinlæring, med fokus på bruk for lignende problemstillinger ved tunneldriving.

Innsamling av datamateriale, undersøkelse av data, preprosessering for maskinlæringsmodeller i masteroppgave.

Masteroppgave

Utvikling av prediksjonsmodeller som omtalt under oppgavebeskrivelse.

Leveranse

  • Tekstlig beskrivelse i prosjekt og masteroppgave
  • Prediksjonsmodeller for vibrasjon fra tunnelsprengning, programmert i Python eller R
  • Ønsket: Abstract/Artikkel til Fjellsprengningsdagen i regi av NFF.

Datagrunnlag

Historiske plan- og driftsdata fra minimum 3 tunnelprosjekter med ulik geologi.

Studentens bakgrunn og interesse

Studenten må ha kompetanse og interesse innenfor de 2 hovedtemaene tunnelsprengning og maskinlæring. Dette innebærer også at studenten må ha kompetanse innenfor programmering i et av språkene Python eller R. Studenten må ha interesse for å ta i bruk nye innovative teknikker innenfor ingeniørgeologi.

Kontaktperson NGI

  

  

  

  

5. Reclamation of old mine tailings: can oxygen barrier covers stop contamination? 

7b Mine Closure And Reclamation 700

Background

Sulfidic mine tailings can generate acid mine drainage, characterized by high concentrations of metals and sulfates and low pHs. Regulations and practice significantly improved in the last decades and several approaches were developed to better control the generation of acid mine drainage. Typically, in humid climate, mine tailings are covered to reduce infiltration of precipitation and limit oxygen diffusion. However, to date, it is not clear if an oxygen barrier cover solution would decrease the generation of acid mine drainage sufficiently in the case of older mine deposits, that were already weathered for a long time.

At NGI research and consulting activities started several years ago to assess reclamation solutions for the tailings of the abandoned mine of Folldal, Norway. These tailings are generating acid mine drainage with high concentrations of Cu which cause significant contamination in the Folla river. More recently, research activities also started in collaboration to Polytech Montreal, Canada, to study mine tailings from the Doyon mine.

Column experiments were conducted, and proved the efficiency of covers with capillary barrier effects to limit oxygen diffusion in the old sulfidic tailings. However, even with very little oxygen, sulfide oxidation continues and acid mine drainage is generated. Hypotheses were formulated to explain the processes; for example, the mobilisation of Fe(III) from the pre-oxidized tailings is thought to induce oxidation of sulfides. In order to test this hypothesis and understand the processes controlling the success of reclamation strategies, simpler, but better controlled laboratory experiments are needed.

Scope of the master project

We propose a master project aiming at studying the role of oxygen and iron in the leaching of acid mine drainage from the old tailings of the Folldal and Doyon mines. The work will include literature search, laboratory experiments, chemical analyses, data interpretation and, if wished, theoretical modelling. The laboratory experiment will in principle consist of series of batch leaching tests under ambient and anoxic atmospheres, followed over time. Several materials can be tested, including the original Folldal and Doyon mine tailings. The exact tasks can be discussed between the student and the supervisor, and can evolve in the course of the project, depending for example on the scientific results.

Background of the candidate

A background in chemistry, geochemistry, soil sciences or environmental sciences is preferred

Working language: Norwegian or English.

Contact person at NGI

  

  

  

  

6. Jordskjelvlaster på kjellervegger og tuneller 

Jordskjelvlaster på støttekonstruksjoner er ofte beregnet ved hjelp av en metode som er utviklet av Mononobe-Okabe. Denne metoden har blitt basis for formelverket i de fleste standarder slik som for eksempel Eurocode 8. En variant av denne metoden brukt for laster på kjellervegger er delvis basert på resultater av teoretiske analyser av bølgeforplantning i jord bak fast-innspente vegger. I realiteten beveger en kjeller seg i forhold til jordskjelvbølger, og avhengig av konstruksjonens dynamiske egenskaper kan lasten på kjellerveggen være større eller mindre enn det som er gitt i standarder. I tuneller går forholdene mer i retning av at laster blir mindre.

Formålet med oppgaven er å utføre et litteraturstudie over teoretiske og numeriske løsninger og for å identifisere modellforsøk som kan brukes til verifisering av nye modeller. Det er ideelt med noen innledende PLAXIS analyser for å bli kjent med mekanismene og bruk av PLAXIS i jordskjelvanalyser. Oppgaven kan danne grunnlag for en masteroppgave på samme tema med detaljerte analyser og vurderinger.

Kontaktpersoner:

 

  

  

7. Numerical and experimental modelling of laterally loaded piles using a new laboratory testing device

NGI has developed a unique laboratory device for testing laterally load piles in pure translation under monotonic and cyclic loading. Primary purpose of the device is to establish damping and p-y backbone curves for offshore piles and conductors, with particular focus on soil-foundation response during small strain symmetric undrained cyclic loading.
 
However, the loading pistons, instrumentation and kinematics of the device practically allows using the device for other purposes as well. This was investigated in two master theses conducted in 2017/18 and 19/20. It was found that the device can be used for qualitative assessment of both serviceability and long-term foundation response. That means accumulated cyclic deformations as well as the effect of drainage and consolidation in the soil can be measured with the device.
 

Samlebilde p y kurver

 New laboratory testing device (left) and results from numerical analysis of lateral loading of a pile

Although the plausibility of the measured results has been confirmed, a quantification by numerical analyses needs to be done to confirm the general suitability and accuracy of the p-y apparatus for an application outside its original purpose. This shall be addressed in a Master Theses:

Primary Objective is the validation by back-calculating the model tests conducted in the two master theses using 2d and 3d finite element analyses. It time allows, a complementary parametric study can be performed by varying soil properties, soil state, and loading conditions for establishing a database which can be used in a subsequent work or master thesis to develop a theoretical framework for pile response under cyclic lateral loading.

Contact person:

 

 

  

 

8. Modellforsøk – installasjonseffekter fra boring i sand

 

Modellforsoek

Problembeskrivelse
Gjennom FoU prosjektet BegrensSkade I (2012-2015) ble måledata fra en rekke byggeprosjekter sammenstilt og analysert. Et av funnene var at utførelse av boring for peler og ankere gjennom løsmasser og inn i berg utgjør en økt risiko for setninger i omkringliggende jord. Dette kan videre føre til skader på konstruksjoner/bygg og påfølgende kostnader.

Boring for peler og ankere utføres normalt sett med enten topphammer eller senkhammer, der det benyttes spyling gjennom borkrone for å fjerne borkaks opp fra borhullet, samt drive senkhammeren. Spyling utføres med høytrykksluft og/eller vann.

Det finnes relativt mye måledata fra fullskala feltforsøk med boring av ankere i leire, samt prosjektstudier (case records) som gir økt forståelse av installasjonseffekter fra boring. Målinger tilsier at bruk av luftspyling utgjør en økt risiko for uønskede setninger rundt borkrone og foringsrør sammenlignet med bruk av vannspyling. Det er imidlertid en del usikkerheter knyttet til feltdata, blant annet pga varierende grunnforhold, borsystemer, utførelse/håndverk, flere pågående grunnarbeider samtidig osv. Det gjør det vanskelig å vite nøyaktig hva som skjer nede i jorda under boringen.

I pågående FoU prosjekt Remedy (BegrensSkade II) utføres det vår-sommer 2019 modellforsøk med boring av en miniatyrpel i vannmettet sand, se bilder på neste side. Hensikten med forsøkene er å demonstrere/verifisere effekten av boring med luft- vs. vannspyling under kontrollerte former. Data skal senere sammenlignes og analyseres med tilgjengelig feltdata.

Det er planlagt å utføre en rekke forsøk for å se på effekt av å variere parametere som spylemedium, spyletrykk, borsynk og densitet/fasthet i sand. Målsetning er å benytte data fra felt og modellforsøk til å kunne utarbeide veiledning for utførelse av boring for å redusere risiko for uønskede setninger i omgivelsene.

Det vil være behov for å utføre supplerende modellforsøk for å se nærmere på:

  1. Betydning av endrede boreparametere (spyletrykk, borsynk, densitet sand).
  2. Boring av pel inntil glassvindu (inspeksjonsvindu) for å dokumentere fluiddynamisk prosess rundt borkrone med video og/eller bildeanalyse (Digital Image Correlation)
  3. Forsøk med lagdelinger (f. eks impermeabel leire over sand)

En alternativ oppgave er å benytte 3-fase CFD modellering (Computational Fluid Dynamic) av boring for å demonstrere effekt av spyling med luft eller vann, og studere risiko for erosjon rundt borkrone.

Leveranse
Rapport som beskriver og sammenstiller modellforsøkene, inkludert tolkning av resultater. Vurdering av hvordan resultat kan brukes som grunnlag for bedre prosedyrer og utførelse.

Forventet tid
Det er mulig å legge opp denne oppgaven slik at den både omfatter prosjekt- og masteroppgave, eller eventuelt kun som masteroppgave.

Modellforsøk må i utgangspunktet utføres hos NGI i Oslo siden utstyret står der. Det kan også være mulig å utføre forsøk på NTNU dersom man får benyttet sandkasse og laget rammeverk som holder modellpel.

Datagrunnlag
Relevante måledata fra felt og utførte modellforsøk vil gjøres tilgjengelig som grunnlag.

Studentens bakgrunn
For oppgave med fokus på modellforsøk kreves det ingen spesielle forkunnskaper.

Dersom studenten ønsker å utføre CFD modellering er det anbefalt å ha god bakgrunn med fluiddynamikk og jordmodellering.

NGI vil gi nødvendig opplæring og oppfølging ifm. modellforsøk.

Veiledere

 

 

  

 

9. Avanserte Lagdelingsmodeller

09 Avanserte Lagdelingsmodeller 700

Problembeskrivelse

Tradisjonelt blir berg- og lagdelingsflater modellert som lineære triangler mellom utførte grunnboringer. NGI har de siste årene begynt å se på mer avanserte interpoleringsmetoder, med mål om å forbedre nøyaktigheten og bedre kommunisere usikkerhet.

Kan vi ta i bruk annen, gratis tilgjengelig data, slik som terrengnivå, helning, geologi for å lage mer presise modeller? Hvordan presterer ulike interpolasjonsmetoder? Hvordan presterer maskinlæringsteknikker? Hvordan kan vi best kvantifisere og illustrere usikkerhetene som ligger i modellen? Kan de menneskelige vurderingene om interpolasjonsmetoder automatiseres, slik at maskinen selv anbefaler metoden med størst nøyaktighet?

Oppgaven er mere aktuell for studenter innen geomatikk og geoteknikk, ev med noe kombinasjon mellom de to.

Leveranse
Oppgaven bør systematisk gå gjennom ulike teknikker for generering av flater, og sammenstille resultatene for flere lokasjoner med betydelig datagrunnlag. Det bør også legges vekt på å vurdere og synliggjøre usikkerheten av de modellerte flatene. Videre bør oppgaven se på hvilke kriterier og input-verdier som er egnet for automatisering.

Forventet tid
Foreslått som kombinert master og prosjektoppgave, men kan tilpasses som kun masteroppgave.

Datagrunnlag
NGI stiller ved behov med data fra relevante prosjekter.

Studentens bakgrunn
Det er en fordel med kjennskap til objektorientert programmering, og vanlige metoder for maskinlæring.

Veiledere

  

   

   

10. Reusing tunnel muck – the impact of the tunnelling method

Problem description
An important aspect when assessing the sustainability of a tunnelling project is to consider different excavation methods (i.e. TBM and drill and blast). However, the impact of these methods on the potential to reuse tunnel muck including fill material and concrete aggregate has often received scant attention. This work aims to overcome this shortcoming by studying the influence of different tunnelling methods on the quantity and quality of the produced muck.

Student tasks
The methodological approach will be based on a life-cycle assessment which replicates the entire tunnelling process starting with the excavation at the tunnel face and a potential reuse of the excavated material. This will consider the volume of produced tunnel muck, which likely changes with the used tunnelling method, the requirement for mineral processing and the need for landfill. Typical parameters that will be quantified include embedded energy, greenhouse gas emissions and economic costs. The procedure will be applied to a tunnelling project in Norway. This investigation will provide an opportunity to incorporate the reuse of tunnel muck when deciding about the most sustainable tunnelling method.

Estimated time
2 semesters (prosjektoppgave + master oppgave).

Source of data
Data from ongoing tunnelling project.

Budget / Infrastructure
Supervision from NGI: ca. 25-50 hours. In addition, close collaboration with ongoing research projects.

Supervisors

Proponent
Stefan Ritter and Jenny Langford.  

   

  

  

  

11. Vibration from rock blasting – frequency content

11 Rock blasting vibration 700

To protect neighbouring buildings from damages caused by vibrations from blasting the Norwegian Standard NS 8141 gives guideline limits for vibration. Vibrations at low frequencies are expected to be more damaging to structures than vibrations at higher frequencies.

In today's standard, the calculated limit value depends indirectly on the vibration frequency through the use of correction factors for the distance, ground conditions and foundation method, which all affect the vibration frequency. However, the ground conditions and foundation method are often unknown, and the calculated limit values therefore contain a high degree of uncertainty. It is therefore desirable to introduce a frequency filter, which places more emphasis on vibrations at low frequencies and less emphasis on vibrations at higher frequencies. This will allow the limit value to depend only on the vibration source and properties of the building structure.

As basis for the filter design, more knowledge is needed about how the vibration frequency is affected by ground conditions, distance etc. This MSc thesis proposal aims to provide such a basis. The MSc thesis work is planned to consist of: 1) A comprehensive literature review of the past research in this subject area; 2) Analysis of vibration measurement data from several projects; 3) Development of a finite element model in Comsol Multiphysics and studying effect of influencing parameters on the vibration frequency.

The MSc thesis is planned to be carried out in parallel with an adjoining MSc thesis at Chalmers university in Sweden focussing on FE-modelling of blast vibrations in structures. It is a desire that the MSc students coordinate their work and collaborate with the aim to provide a basis for a future Nordic blast vibration standard.

NGI Contact person

  

  

  

12. Modellering av konsekvenser av innlekkasje til tunnel

Bakgrunn
Utbygging av tunneler medfører risiko for grunnvannssenking. I områder med verdifullt naturmiljø og/eller setningsømfintlig bebyggelse stilles det normalt strenge innlekkasjekrav til tunneler. Det er sammenstilt mye data fra utførte tunnelprosjekter som viser sammenheng mellom målt innlekkasje og endringer i poretrykk/grunnvannstand (SVV, Publikasjon 103, 2003, Holmøy et al. 2019) som generelt brukes til å fastsette tetthetskrav. En alternativ tilnærming til problemet er å utføre numerisk modellering for å prediktere konsekvensene av en innlekkasje. Hovedhensikten med denne oppgave vil være å vurdere muligheter, begrensninger og usikkerheter for en slik modell.

Hovedfokus i oppgaven vil være modellering av grunnvannstrømning i SEEP/W. Det utføres både parameterstudie for en generell modell samt beregninger for en case, som vil være knyttet til et pågående prosjekt.

Masteroppgave

  • Litteraturstudie som oppsummerer konsekvenser av lekkasje til tunneler (naturmiljø og setningsskader) og erfaringsdata fra tidligere prosjekter.
  • Innsamling og sammenstilling av data og parametere fra Skogertunnelen (lagdeling, poretrykk, hydraulisk konduktivitet av berg og løsmasse, kompressibilitet, målt innlekkasje i tunnelen fra injeksjonsborhull og ved måleterskler).
  • Modellering av problemstillingen i SEEP/W (steady state og tidsavhengige analyser):
    - Enkel basemodell hvor det utføres sensitivitetsanalyse ved variasjon i grensebetingelser og
       hydraulisk konduktivitet i berg/løsmasse for å vurdere usikkerheter i resultater
    - Modell for et pågående prosjekt inkludert hydrogeologisk konseptualisering ved vurdering av
       strømningsmønster og vannbalanse i området, variasjon i grensebetingelser og hydrauliske
       konduktiviteter i berg/løsmasse.

Tidsplan
Oppgaven vil kunne gjennomføres ved å starte med fordypningsoppgave (litteraturstudium) og så fortsette med masteroppgave (numerisk modellering), alternativ gjennomføres på et semester som masteroppgave.

Oppgaven vil passe for student ved teknisk geologi eller geoteknikk, men må ha tatt fag i hydrogeologi. Trenger ikke forkunnskaper i SEEP/W.

Kontaktperson NGI

  

  

  

  

13. Excavation-induced building damage

Problem description
When an excavation pit is established, how can we accurately predict and prevent damage on surrounding buildings and infrastructure? The BegrensSkade research program has found important empirical geotechnical relationships in this respect, and efficient tools for risk assessment and area planning are being implemented. For a master thesis, there are several aspects that would require further research. We list a few suggestions below, however, we encourage students to propose own research ideas.

  1. Prediction of building deformations – influence of of subsurface layering and wall length dependency.
  2. Evaluate building deformations at different degree of consolidation. How do these deformations evolve with time, and how do we predict time-dependent damage? How do modelled displacements compare to field monitoring?
  3. Quantify the vulnerability of different building typologies (e.g., form, material, foundation) to subsidence using numerical modelling. How do the modelled building damage levels compare to field monitoring?
  4. Investigate and quantify sources of uncertainty when predicting building response to excavation-induced subsidence.

Deliverables
Depending on the choice of topic, the thesis should have a suitable outline, containing introduction and theory, problem description, description of field data and a through presentation and discussion of the results.

Expected time frame
The thesis can be written as a full year (60 pts) or half year (30 pts) thesis.

Data
NGI provides building data, bedrock models and ground investigation data for selected locations.

The student's background
The thesis can be adapted to several fields of science, including geotechnics, structural engineering, data science and GIS.

Supervisors

  

  

  

  

14. Micro CT-scans analysis of Bauxite Residue soil and Root growth

14 Micro CT scans 700

Aim
Investigate the mutual influence of revegetation and soil amelioration on Bauxite residue (BR) soil properties. Plant's roots will influence the soil stability and we would like to determine which plant is most suited for the purpose. 

Different plants will be plant on BR soil. The roots will be then scanned using a micro-CT at NGI and image analysis of roots features are to be performed (see images below). Test will be done on BR soil permeated by plant roots.

The student will post-process the micro-CT scans, and perform quantitative analysis of:

  • Change in soil porosity
  • Root features/time

Different amendments will be used, the testing program is:

  • Amendments: Gypsum and organic matter (food waste, acay seeds)
  • Type of vegetation: grass seeds- Pennisetum clandestinum (kikuyu grass) or Lolium perenne (Rye grass)

The following table summarize the test to be performed.

Type

Test series

Soil amendments

Vegetated

BR_V

Control - Bauxite residue (BR) 100%

BRO_10

BR (90%) + organic matter (10%)

BRO_15

BR (85%) + organic matter (15%)

BROG_1005

BR (85%) + organic matter (10%) + gypsum (5%)

BROG_1505

BR (80%) + organic matter (15%) + gypsum (5%)

The student will get all datasets (3D micro-CT images) in the form of Tiff images files. Training in image processing will be provided. Some previous knowledge in python is desired.

Kontaktpersoner NGI

  

  

  

  

15. Vurdering av forekomst av kvikkleire fra sonderingsresultater

Ved vurderinger av forekomst av kvikkleire brukes normalt sonderingsresultater (dreietrykk, total, CPT) som indikasjon på eventuell forekomst av kvikkleire, mens det trengs testing i geoteknisk laboratorium for å få konkret viten om det er kvikkleire/sprøbruddmateriale eller ikke. I konkrete prosjekter er det svært sjelden mulig å få gjennomført store mengder av prøvetaking, man er derfor ofte prisgitt tolking av sonderingsresultater for vurdering av forekomst av kvikkleire.

Erfaring viser at dette kan være en vanskelig øvelse, og at gode kriterier for denne tolkingen mangler. Oppgaven består derfor i å samle og tolke data fra områder med gode data både med hensyn til sonderinger og uttesting i laboratorium for å kunne gi bedre rammer for tolking av eventuell kvikkleire i konkrete situasjoner. Det anbefales at det gjennomføres uttesting for ulike typer materiale (kornfordeling, vanninnhold, plastisitet, etc.) og ulike sonderingsparametre (dreietrykkmotstand, totalsonderingsmotstand, friksjons- og pretrykksforhold CPT).

Kontaktpersoner

  

  

  

  

16. Benchmarking methods and tools for InSAR in urban and rural terrain

16 InSAR in urban and rural terrain 700

Problem description
There are many available open-source InSAR processing tools, with different implementation approaches. By benchmark-testing a selection of the most widely used InSAR tools, this project will provide valuable information about which InSAR methods and tools are best suited for different types of target areas.

Student tasks
The student will carry out a thorough review of the available open-source InSAR processing tools and perform a benchmark test for selected SAR satellite data, incorporating e.g. the following tools and methods:

  • IESC2
  • MintPy
  • GianT
  • Stamps/MIT
  • GMTSAR

The results of the study will be compared with those obtained using commercial InSAR workflows available from vendors such as SARmap and Gamma Remote Sensing. It is expected that the student will prepare software packages (installation/compilation) that will be used in this study. Some of these tools need to be combined to apply full time-series processing workflows.
Student's background and interest
Remote sensing, programming, computer science, physics, signal processing

Contact person

  • Main supervisor from home university.
  • Co-supervision from NGI (several candidates)

For more information, contact Malte Vöge, Malte.Voege@ngi.no 

  

  

  

  

17. Improved rockfall modelling for the design of mitigation measures

17 Rockfall modelling 700

Problem description
Several different modelling tools are currently in use for designing rockfall mitigation measures, e.g. RocFall, Rockyfor3D and RAMMS Rockfall. Research comparing rockfall runout models to hazard zoning has provided professionals with improved tools for mitigation measure design with rockfall models. A focus on parameter sensitivity will improve design criteria, reduce uncertainties, and improve the basis for rockfall mitigation planning and design. The results will bridge the gap between NVE’s guidelines for hazard zoning and NVE's 'Physical Mitigation Handbook'.

The thesis work will address the use of modelling tools for design of rockfall mitigation methods. Modelling tools vary significantly in their outcomes, and the experience is that different modelling tools will, or could, produce varying results, and consequently different mitigation measure dimensions (e.g. catchment dam height or energy level for rockfall barriers). Knowledge on how the modelling software and the input parameters affect important design parameters, such as rockfall bounce height and energy level, is therefore needed, in order to design proper mitigation, and to avoid overly conservative/costly measures.

Student tasks
The work should be focussed on relevant case studies from previous rockfall projects, including cases where rockfalls were registered directly towards, or in the vicinity of, the mitigation measure. Back-calculations of these rockfalls using the various available models will produce data on the important parameters, such as bounce height, velocity and energy, to be followed by an evaluation of the various models. If time permits, a framework for the design of mitigation measures based on the modelling may be included. However, the details of the thesis will be designed in collaboration with the candidate and be somewhat based on her/his background.

The student will select case sites in cooperation with NGI, and these will be cases where adequate data exist. The thesis project will also partly be based on recent research carried out in 2020, as well as three MSc theses at the University of Oslo, to be completed in June 2021.

Student's background and interest
General geoscience background, in combination with skills or experience in one or more areas related to:

  • Mathematics, statistics and mechanics
  • Geohazards (particularly rockfall or rock slides)
  • Bedrock and structural geology
  • Software, particularly GIS and modelling
  • Structuring and analysing data.

All combined with a general interest for natural hazards!

Contact person
Main supervisor from home university
Co-supervision from NGI (several candidates)

For more information, contact Heidi Hefre, hhh@ngi.no 

  

  

  

  

18. Hazard zoning for small rock avalanches (volume < 100 000 cubic meters)

18 Hazard zoning for small rock avalanches 700

Problem description
Rock slides, or 'steinskred' in Norwegian, here meaning the rock mass wasting processes larger than rock falls and smaller than rock avalanches (< 100 000 cubic meters), has received little international attention, and is poorly understood. We have scarce knowledge about release mechanisms and runout dynamics. For runout modelling the use of default input parameters for rock falls is common, without further consideration.

The establishment of new national guidelines for mapping of rock slides (< 100 000 cubic meters) published by NVE in 2019 has triggered a need for improved understanding to produce hazard zones. A collaboration between NVE, NGU and NGI to increase the understanding of rock slides started in 2020, and an international 2-day workshop was held in October 2020 with 44 international experts. The workshop concluded that rock slide phenomena are an 'in-between category' (between rock falls and rock avalanches) which requires more research.

Student tasks
Investigate methods for evaluating hazard level for rock slide-prone areas, with release volumes roughly between 10 000 and 100 000 cubic meters. This should be done by testing available methodologies and models used internationally, or for larger rock avalanches adapted to volumes less than 100 000 cubic meters. Central research questions could be:

  • How can rock slide prone areas be identified and release volume be estimated?
  • How to investigate and evaluate the release area?
  • How can the probability of failure be determined?
  • How are rock slides different from rock falls and rock avalanches in terms of dynamics? What is controlling the runout?
  • How can the runout be modelled? What is a typical runout for rock slides?
  • What is the probability of remobilization of taluses, and how to include this in the runout analyses and hazard evaluation?
  • What hazard does the dust cloud represent? Does this need to be considered?

Remobilization of taluses has the potential to increase the volume of landslides dramatically and must therefore be taken into account. Runout models specialized/designed for rock slides do not exist, so models used for rock falls and rock avalanches should be investigated with other input parameters, to evaluate parameters that produce adequate results.

The details of the thesis will be designed in collaboration with the candidate and can reflect her/his background and interest. For example, the study can focus on field work and mapping for hazard evaluation, or on runout mechanics and modelling.

Student's background and interest
General geoscience background, in combination with skills or experience in one or more areas related to:

  • Mathematics, statistics and mechanics
  • Geohazards (particularly rockfalls, rock slides, rock avalanches)
  • Bedrock and structural geology
  • Field work and hazard evaluations
  • Software, particularly GIS and modelling
  • Structuring and analysing data.

All combined with a general interest for natural hazards!

Contact person

  • Main supervisor from home university
  • Co-supervision from NGI (several candidates)

For more information, contact Heidi Hefre, hhh@ngi.no 

  

  

  

  

19. Quantifying the environmental impact of urban geotechnical works

19 Under Oslo 700

Problem description
Construction activities in urban areas result in substantial excavation works, which consume enormous amount of energy and materials and produce large quantities of excavated masses that need to be handled. Although these urban geotechnical works are widespread, there has been little research to quantify their environment impact.

This project aims to fill this gap by determining the environmental impact of typical process (e.g., retaining wall installation, ground improvement, earthworks) related to urban excavations in different geological settings. The project will, therefore, deepen the understand of the environmental impact of geotechnical works and inform designers on the sustainability of their decisions. The aim of the project is to describe impacts on both the local and global environment. The project should aim at considering several environmental impact parameters such as water use, eutrophication, land area use, impact to biodiversity and greenhouse gas emissions.

Student tasks
The main task of the student will be to conduct a life cycle assessment (LCA) to study the environment impact of urban geotechnical work. This work will (1) identify the vital processes involved, (2) derive a LCA model for typical urban geotechnical works and (3) test this model using case studies. Finally, the work will aim to derive quantitative indicators that enable one to benchmark the environmental performance of urban excavation works.

Expected time frame
2 semesters (prosjektoppgave + master oppgave).

Source of data
Case study data will be provided. A close collaboration with NGI's research project "Under Oslo" is expected.

Budget
Supervision from NGI: ca. 50 hours. In addition, close collaboration with ongoing research projects (e.g., Under Oslo).

NGI Supervisors

  

  

  

  

20. Sedimenttransport i Finna, Vågåmo

20 Sedimenttransport i Finna 700

Beskrivelse
Finna, som renner ut ved Vågåmo, har betydelig massetransport, noe som i en flomsituasjon kan føre til at elvebunnen hever seg og vannet finner nye veier. Å modellere massetransport er utfordrende, og oppgaven vil gå ut på å modellere sedimenttransport i Finna med forskjellige typer hydrauliske modeller.

Kontakt NGI

  

  

  

  

21. In-situ measurements of hydraulic conductivity in sand

21 Hydraulic conductivity in sand 700

Background
A range of geotechnical engineering applications require high quality input of hydraulic conductivity, e.g. suction bucket installation in sand, design of gravity base structures on sand, tailings dam flow assessment, transport analyses (chemical waste, heat or CO2) stability assessments etc. However, in design, attention is often directed towards the method of analysis rather than the hydraulic conductivity itself, which yields erroneous results. No other property of importance is likely to exhibit an equivalently large range of values, from coarse grained to fine grained soils, and the hydraulic conductivity may change by up to 10 orders of magnitude!

The hydraulic conductivity of granular soils depends mainly on the cross-sectional area of the pore channels, which is strongly influenced by the properties of the smallest grain sizes. Reliable, direct measurements of hydraulic conductivity in sands with and without fines are generally challenging considering the detrimental effect of sand reconstitution on particle orientation and state. With the purpose of improving industry practice for characterisation of permeability of geomaterials, the NGI project SP14 GeoPerm was established in 2020. NGI offer to carry out MSc program parallel to this project with topic in-situ measurements of hydraulic conductivity in sand.

MSc program
A list of potential activities, which can be part of master thesis and/or pre-project, is provided below and briefly explained in the text. The final scope of work will be discussed and agreed upon between student and advisors.

  • Comprehensive literature review
  • Effect of anisotropy of hydraulic conductivity in element scale laboratory testing (horizontal and vertical flow)
  • Laboratory model testing of in-situ tools in NGI's test bin (1g model testing)
  • Back-calculation of laboratory tests of in-situ tools using large strain finite element simulations
  • Parametric study using small strain finite element analyses for selected methodologies
  • Propose new interpretation methodologies for selected in-situ techniques based on above activities
  • Evaluation of the impact of new interpretation methodology.

A literature review should be carried out to present an overview of available in-situ techniques for measuring hydraulic conductivity. As part of the literature review, important aspects of each methodology should be outlined including test applicability, reliability etc. From early 2022, laboratory testing of in-situ techniques will be carried out in a 1g test bin at NGI. The student will carry out tests using selected methodology from the literature review and analyse the results.

There will be opportunities to carry out element scale testing on equivalent sand samples as in the large scale test bin. Finite element analyses can be used to support the findings from laboratory tests, e.g. back-calculation of lab results, parametric study, effect of well development using large strain finite element analyses etc. It is encouraged to combine the results from above activities into recommendations for revised interpretation methodologies and evaluation of revised interpretation methodology impact.

It is required that a student will be present in Oslo for the duration of experiment and will be able to work physically in the NGI laboratory at NGI.

Contact persons
For further information, please contact the following key personnel:

  

  

  

  

22. Development and evaluation of new Ko oedometer cell

22 New Ko oedometer cell 700

Background
The in situ coefficient of lateral earth pressure at rest, Ko is one of important parameters in site characterisation and for geotechnical design but is very difficult to obtain and estimate in the field or in the laboratory. Within an ongoing research project at NGI (so-called IDS project), new type of oedometer cell is under development using relatively new technology – FlexiForce sensor.

Oedometer test is typically carried out (either by incremental loading or constant rate of strain) to measure consolidation properties of soil under known vertical stress levels. On the other hand, horizontal stress is not known while the sample is confined with a steel ring. Using FlexiForce sensors inside the steel ring, however, will create possibility of measuring lateral (horizontal) stress, offering assessment of Ko (=horizontal stress/vertical stress) in the soil.

MSc program
NGI has currently been working on this development of the new Ko oedometer cell. In order to evaluate this potential use of the new Ko oedometer cell, further experimental efforts are required. Potential activities within this

  • Literature review on Ko lab measurement methodology and relations of Ko-OCR-Gmax
  • Establish lab procedure for use of the FlexiForce sensors in Ko oedometer cell
  • Perform a series of oedometer tests on various soil types
  • Evaluate test results and application of the sensors
  • Establish Ko-OCR-Gmax database

A student will be present in Oslo for the duration of experiment and will be able to work physically in the NGI laboratory at NGI.

Contact persons
For further information, please contact the following key personnel:

  

  

  

  

23. Sea disposal of alum shale – a way forward?

23 Sea disposal of alum shale 700

Alum shale formation at Kleggerud, Jevnaker (Photo: Skanska AS)

Alum shale is a sedimentary rock commonly found in the Oslo area. When exposed to air and water, sulphides in the rock are oxidized and acid is produced, giving acid rock drainage (ARD). This can cause problems for buildings and infrastructure due to swelling and acid attacks on materials. Furthermore, the release of acidic water rich in heavy metals and naturally occurring radionuclides can severely affect the downstream environment.

Many construction projects are planned in the Oslo area in the coming years, and large amounts of alum shale will have to be properly disposed to avoid detrimental environmental effects. At the same time, transporting large volumes of alum shale to disposal sites is costly, and the disposal sites have limited capacity for handling acid-producing rock.

Sea disposal of alum shale in stagnant, oxygen poor waters, can reduce the problem of oxidation and neutralize produced acid. However, the high salt content can also cause complexation that can increase the leaching of some elements. The potential total effect on the environment should thus be investigated and assessed.

Content of a master thesis (or "prosjektoppgave") on this topic
A literature study should be done to gather information on the topic in the start of the master period.

Container experiments for comparing disposal of alum shale in fresh water and salt water were started at NGI autumn 2020 and are ongoing (until 2028). Results from these experiments should be used for evaluating the effect of storing alum shale in salt water.

The student should also help designing the master thesis and potentially other, supplementary experiments.

Alternatively, a pure literature study can be done on the topic ("prosjektoppgave").

The work will be a part of the NGI project "Under Oslo".

Background of the student
Geology, chemistry, environmental science or similar.

Contact person