Cases of instability caused by weakness zones in Norwegian tunnels

Cave-in and rock fall are rare occurrences in Norwegian tunnelling today. Despite all precautions that are taken to prevent such incidents from happening, a few serious cases have occurred during the last few years. In this paper, one recent case of cave-in during tunnelling (the Atlanterhav tunnel) and two cases of rock fall/cave-in after completion of the project (the Oslofjord and Hanekleiv tunnels) are discussed. The main focus is on discussion and comparison of the rock engineering aspects of these incidents, and on the lessons that may be learnt from them. It is concluded that the presence of swelling clay (smectite) has been a main cause of instability, although low internal friction may be a destabilizing factor at least as important as swelling, and that the most difficult situation is a combination of very poor quality material and high water pressure in faults/weakness zones.RésuméLes débourrages et chutes de blocs arrivent rarement aujourd’hui lors du creusement de tunnels en Norvège. Malgré toutes les précautions prises pour empêcher la rencontre de tels incidents, quelques cas importants se sont présentés pendant ces dernières années. Dans cet article, un cas récent de débourrage en cours de creusement (le tunnel d’Atlanterhav) et deux cas de chute de blocs avec débourrage en fin de creusement (les tunnels d’Oslofjord et de Hanekleiv) sont discutés. L’attention est portée principalement sur la comparaison des aspects relatifs à la mécanique des roches concernant ces incidents et sur les leçons à en tirer. On conclut que la présence d’argiles gonflantes (smectite) a constitué une cause principale d’instabilité, bien qu’un angle de frottement interne faible puisse être un facteur de déstabilisation au moins aussi important que le gonflement des argiles, et que la situation la plus délicate résulte de la présence de matériaux de très mauvaise qualité en contexte d’eau sous forte pression dans des zones faillées ou de faibles caractéristiques mécaniques.