Rationellt undermarksbyggande med observationsmetoden

Vad handlar avhandlingen om?

Avhandlingen handlar om hur man på ett rationellt sätt bör hantera de stora osäkerheter som finns om bergets egenskaper, när man bygger tunnlar och andra konstruktioner i berg. Eftersom berg är ett naturligt material, har det mycket större variation i egenskaperna än exempelvis betong och stål. Dessutom är det sällan möjligt att ta reda på bergets egenskaper innan man börjar bygga, både av tekniska och ekonomiska skäl: stora mängder undersökningar långt ner i berget är både svårt och dyrt! Därför kan det vara fördelaktigt att i stället observera tunnelns beteende medan man bygger, och sedan anpassa konstruktionen efter de faktiska förhållandena. Det är dock viktigt att dessa åtgärder är förberedda i förväg, så att man vet att man kan lösa alla möjliga fall som kan uppträda när man bygger, så att tunneln blir säker att vistas i. En sådan observationsmetod kan då bli en effektivare och billigare lösning än att från början dimensionera tunneln för det värsta fallet.

Varför blev du intresserad av ämnet?

Redan i grundutbildningen på Samhällsbyggnadsprogrammet på KTH kände jag att geologi och geoteknik var ett intressant ämnesområde. Jag lockades av de tekniska svårigheterna att jobba med ett byggmaterial som vi ofta inte riktigt vet de tekniska egenskaperna hos när vi ska börja bygga. När jag sedan fick höra om denna doktorandtjänst medan jag exjobbade kände jag att den berörde just de delar som jag tycker är mest intressanta med undermarksbyggande.

Vilka är de viktigaste resultaten?

I min avhandling har jag kombinerat två designmetoder – observationsmetoden och sannolikhetsbaserad dimensionering – till ett sammanhängande ramverk. Det gör att man kan koppla larmgränser för när förstärkande åtgärder sättas in till när den valda designlösningen inte längre uppfyller samhällets krav på konstruktionens säkerhet. Ramverket gör det också möjligt att väga design med observationsmetoden mot andra designlösningar, så att den mest rationella (billigaste) lösningen väljs. Det borgar för ett kostnadseffektivt undermarksbyggande.

Var det något som överraskade dig?

Till en början trodde jag att det var ett ämne med mycket statistiska beräkningar för att hantera mätdata och beräkna sannolikheten för brott i konstruktionen (och det var det i och för sig också), men den intressantaste biten visade sig vara den säkerhetsfilosofiska tolkningen: vad innebär det egentligen att en konstruktion är ”säker”? Vad menar vi med begreppet ”acceptabel sannolikhet för brott i konstruktionen”? Hur ska man egentligen hantera tekniska risker på ett bra sätt när man bygger? Att diskutera dessa frågor har varit mycket givande.

Vem har nytta av dina resultat?

Förhoppningen är att kunna öka användningen av observationsmetoden i undermarksbyggandet. De kommande åren kommer en stor mängd tunnlar att byggas i Sverige, så det är förstås viktigt att bygga dessa rationellt och kostnadseffektivt. Jag hoppas därför kunna sprida forskningsresultaten till den praktiserande bergingenjören, som beslutar om vilken designmetod som ska användas. Att jobba och forska mer på sådana beslutsstöd tror jag alla vi skattebetalare har nytta av i längden.

Vad ska du göra nu?

Nu fortsätter jag forskningen på observationsmetoden, jag har precis fått en postdoktortjänst på KTH och beviljats forskningsmedel från bland annat Trafikverket och Stiftelsen bergteknisk forskning. Forskningen går nu vidare mot praktisk tillämpning av observationsmetoden och möjligheten att beakta livscykelkostnader på ett rationellt sätt redan i designskedet. Och så ser jag fram emot att ge våra ingenjörsstudenter bättre förståelse för geotekniska risker och osäkerheter genom att låta dessa aspekter genomsyra min undervisning. För ett hållbart samhällsbyggande har vi inte råd att slösa resurser på felaktiga konstruktioner, som uppkommit på grund av dålig förståelse för geotekniska risker!

Johan Spross disputerade i oktober 2016 med avhandlingen Toward a reliability framework for the observational method.