Tunneler kan drives med boring og sprengning eller ved bruk av en tunnelboremaskin (TBM). Tunneboremaskinen har et roterende sirkulært hode med påmonterte kuttere av stål og kalles kutterhodet. Berget brytes ved at kutterene presses med stor kraft mot bergoverflaten samtidig som kutterhodet dreies rundt. Friksjonen gjør at kutterene ruller over bergoverflaten, og berget brytes kontinuerlig etter hvert som hodet dreies og kutteren ruller. Helt siden verdens første TBM ble satt i drift på midten av 1800-tallet har teknologien vært i kontinuerlig utvikling. Parallelt med forbedringer av stålkvalitet og design av TBMene har både TBMene og kutterne blitt større, noe som har gjort det mulig å øke materkraften og dreiemomentet. Kombinasjonen av disse faktorene har gitt bedre og mer effektive maskiner og kuttere. Det er stor slitasje på kutterne, og de må byttes jevnlig. Bytte av kuttere er tidkrevende og krever at maskinen står stille. Erfaringer fra tidligere prosjekter viser at ca. 15 % av drivetiden går med til kutterbytter og at maskinen borer ca. 40 % av drivetiden. Dette innebærer at selv en liten økning i kutterlevetiden kan gi store besparelser i form av både tids- og materialkostnader. Økt inndrift og økt kutterlevetid er derfor viktige fokusområder for TBM-produsentene. Denne PhDen er én av to stipendiater som har vært knyttet til forskningsprosjektet Future Advanced Steel Technology for Tunneling (FAST-Tunn). Prosjektet involverte flere industripartnere, statlige organer og forskningsinstitusjoner, og målsettingen til forskningsprosjektet var å øke levetiden til nye kuttere med 25 %. Målsetningen skulle nås gjennom studier av stålkvalitet, kutterslitasje og grensesnittet mellom bergmassen og stål. Store ressurser har allerede blitt, og kommer til å bli, investert i ulike forsknings- og utviklingsprosjekter for å øke både effektiviteten til TBMene og levetiden for kutterne. Samtidig driver TBM operatørene vanligvis maskinene basert på erfaringer og inndriftstester, etter ønske om å oppnå størst mulig inndrift på kortest mulig tid. Men vet vi hva som faktisk skjer i grensesnittet mellom stål og berg? Og vet vi om det som gir best inndrift på kort sikt er det som også gir best inndrift på lengre sikt? For å forstå, og forbedre, bergbrytningen under en kutter er det viktig å vite noe om antall sprekker som dannes, sprekkelengde, sprekkeorientering og avstanden mellom sprekkeavstand under ulike forhold. Først når en kjenner utgangspunktet kan en dokumentere den fysiske effekten av eventuelle endringer i design eller drivefilosofi, og på den måten kunne optimalisere både maskin, kuttere og drivefilosofi for å øke kutterlevetiden og bedre utnyttelse av TBMen. Hovedmålsettingen for denne PhDen har derfor vært å øke forståelsen av bergbrytningen under kutterne på en TBM gjennom å synliggjøre og dokumentere sprekker på en tids- og kostnadseffektiv måte. Videre har oppgaven hatt som mål å dokumentere effekten av omdreiningshastigheten til «kutterhodet», samt å dokumentere effekten av kutteren på en lineær kutter test sammenlignet med en TBM. Studien har vist at sprekker som er dannet under kutterne på en TBM kan synliggjøres og dokumenteres ved hjelp av et fargestoff som påføres kjerneprøver som er tatt på stuff. Lydhastighetsmålinger på de samme kjerneprøvene viser at også dette er en metode som, med visse begrensninger, kan benyttes til å påvise sprekker. Begge metodene betinger kartlegging i tunnelen, men er både tids- og kostnadseffektiv metoder. Videre viser studien at selv under konstante forhold er det stor variasjon i sprekkemønster under kutterne, og oppsprekking er mye mer kompleks enn det som presenteres i litteraturen. De illustrasjonene som benyttes i litteraturen må derfor anses som en generalisert og idealisert presentasjon av bergbrytningen under en kutter, men de representerer ikke den store variasjonen av sprekkemønster og bergoverflatesegmenter foran en TBM. Kjerneprøver som er tatt etter boring med ulike omdreiningshastighet på kutterhodet viser at antallet sprekker øker når omdreiningshastigheten reduseres. I tillegg er sprekkene lengre og de går lenger inn i berget, og fordelingen av sprekkene mellom kutterne og helningsvinkelen for sprekkene er bedre fordelt. Dette gir større sannsynlighet for at en eller flere sprekker krysser hverandre, og gir dermed også en mer komplett bergbrytning. Disse hovedtrekkene ser ut til å være gjeldene for alle de tre ulike geologiene som er inkludert i studien. Inndrift målt i meter per minutt eller meter per time er veldig avhengig av omdreiningshastighet på kutterhodet, men kutterslitasjen avhenger av antall meter kutteren ruller. Ved å redusere omdreiningshastigheten synker den umiddelbare inndriften samtidig som antall meter hver kutter ruller reduseres. Kunnskap om og dokumentasjon av bedre og mer komplett bergbrytning ved redusert omdreiningshastighet er viktig informasjon å ta meg seg når en skal vurdere inndrift og kostnader over et større tidsrom enn minutter og timer. Sammenligninger av kjerneprøver fra stuff og kjerneprøver fra en lineær kutter test indikerer at det er noen ulikheter i bergbrytningen under kutterne på en TBM og kutteren på en Iineær kutter test. Dette gjelder i hovedsak fordelingen av vinkler og fordelingen av hvor langt inn i berget sprekkene når. Dette er viktig informasjon å ta med seg når resultater fra lineære kutter tester brukes som input i ulike prognosemodeller for inndrift og kutterslitasje.