For å fullføre den nye E16 fra Kløfta til Kongsvinger, kobles Nybakk og Slomarka (figur 1) med 32 km ny motorvei. I dette prosjektet leverte NGI geotekniske prosjektering som underleverandør til COWI. NGI utført en AEM undersøkelse ved hjelp av systemet til danske SkyTEM for å fastslå dybden til fjell og få mer informasjon om omfanget av sensitive leire (kvikkleire) i det aktuelle området.

Grunnundersøkelse fra luften

Totalt 178 linje-km ble fløyet i tre dager i januar 2013. Tre parallelle linjer med en avstand på 25 meter ble fløyet langs den planlagte vei-korridoren. I tillegg ble 15 linjer fløyet nær Vorma/Vormsund og 9 linjer nær Uåa, for å dekke mulige områder av sensitive leire. Disse tilleggs-linjene hadde en nominell avstand på 125 m.

Kart 1

Figur 1: Undersøkelsesområdet 50 km nordøst for Oslo viser flylinjer (rød) og borhull fullført på tidspunktet for undersøkelsen (grønn). Tynne hvite linjer markerer kraftledninger i området.
 
Undersøkelsesområdet er preget av en ganske komplisert geologi og svært variabel dybde til grunnfjellet. Det er en trend mot grunnere dybde til fjell i nordøst, mens områdene rundt elvene Vorma og Uåa kjennetegnes av leirlag på opptil 50 m tykkelse. I disse områdene er mulige forekomster av sensitiv leire observert. 

Resultater

AEM resistivitet langs flyvelinjene viser tydelige grunnfjellets topografi, og i enkelte områder angis potensielle forekomster av kvikkleire. Marin leire kjennetegnes av resistivitet på mellom 1-10 Ωm (blå farger i figur 2). Resistiviteten for sensitiv leire er sterkt områdeavhengige og kan variere fra 10-100 Ωm (grønne farger i figur 2). Andre geologiske materialer kan ha lignende resistivitet som sensitive leire, derfor er det ikke mulig å oppdage kvikkleire basert på resistivitet alene.

Res AEM

Figur 2: Typisk resistivitetsmodell fra AEM data integrert med resultater boringer. Den røde linjen viser nivået på grunnfjellet vurdert manuelt. Den svarte linjen angir 100 Ωm terskelen. Blå farger i borhull angir sedimentære materialer som ikke er sensitive leire, og grønne farger angir sensitiv leire. Borhull er merket med sitt angitte borhullsnummer (4 sifre) og deres horisontale avstand til AEM-profilen, i meter.
 

Eksisterende algoritmer for å angi dybde til grunnfjell fra AEM-data måtte videreutvikles for å lage en 3D grunnfjell-modell. Som et første anslag benyttes en forhåndsdefinert terskelverdi for resistivitet (i dette tilfellet 100 Ωm, basert på visuell inspeksjon av borhullsresultater) i 3D-modellen. Dybden på dette laget antas deretter å representerer dybden til overgangen til grunnfjell. En slik tilnærming er vanligvis vellykket for data i et område med homogen geologi, men algoritmen har begrenset suksess for omfanget av hele undersøkelsen.

En undersøkelse av dette omfanget i et område med varierende geologi er denne enkle antakelsen av en terskelverdi for grunnfjellets resistivitet ikke tilstrekkelig. NGI utviklet derfor en algoritme som først bestemmer en romlig modell for terskelresistivitet, basert på tilgjengelige data fra borhull og bruker deretter denne resistivitetsmodellen for å spore dybden til grunnfjell mellom borhullpunktene. Resultatet er en grunnfjellsmodell som stemmer med resultatene fra borhull og "fyller hullene" der ingen borhullsdata er tilgjengelige.

Bedrock AEM

Figur 3: Dybde til grunnfjellet i det sentrale undersøkelsesområdet fra en kalibrert interpoleringsalgoritme ved bruk av AEM- og borhullsdata. Oppløsningen i rutenettet er 10 m.
 
Selv om AEM undersøkelsen ble gjennomført ganske sent i prosjektet, var det mulig å redusere kostnadene for tradisjonelle grunnundersøkelser (boring, prøvetaking og sonderinger), ved å kutte ut mange opprinnelig planlagte bore- og sonderingspunkter, siden AEM-undersøkelsene ga tilstrekkelig og utfyllende informasjon. For fremtidige prosjekter anbefaler vi for å innhente luftbårne geofysiske data tidlig i planleggingsfase av grunnundersøkelsene. Dette vil både redusere grunnundersøkelsesprogrammet og behovet og kostnaden forbundet med boring, prøvetaking og sonderinger.