Embed Size (px)
Citation preview
ALAGUTAK (NGM-SE008-1)
9. ELŐADÁS
IDEIGLENES FALAZAT MÉRETEZÉSE
TALAJVÍZ SZIGETELÉS
WOLF ÁKOS
2016. április 13.
2 Ideiglenes falazat méretezése
3Kőzetkörnyezet
4Kőzetkörnyezet
5Kőzettest geomechanikai értékelése
Értékelési szempontok
Kőzettömbök kőzetmechanikai tulajdonságai
Nyomószilárdság
Rugalmassági modulus
Diszkontinuitás, tagoltság
A repedés-rendszerek száma
Repedések folytonossága
Repedések iránya
Repedések távolsága, repedés-frekvencia, blokkméret, RQD
Repedések felületi érdessége és illeszkedése
Repedések nyitottsága és kitöltöttsége
Egyéb paraméterek
Talajvíznyomás és áramlási viszonyok
In-situ feszültségállapot
6Repedésrendszer száma
Egy repedésrendszer
Hármas
repedésrendszer
Kettős
repedésrendszer
7
ISRM (International Society of Rock Mechanics) ajánlása
Repedésrendszerek száma
I Masszív kőzet, esetleges véletlenszerű repedések
II Egy repedésrendszer
III Egy repedésrendszer és véletlenszerű repedések
IV Két repedésrendszer
V Két repedésrendszer és véletlenszerű repedések
VI Három repedésrendszer
VII Három repedésrendszer és véletlenszerű repedések
VIII Négy vagy több repedésrendszer
IX Töredezett, teljesen mállott kőzet
8Repedés folytonossága
ISRM által javasolt
osztályozás
Felületen
meghatározható
repedéshossz (m)
Nagyon kevéssé összefüggő < 1
Kevéssé összefüggő 1 – 3
Közepesen összefüggő 3 – 10
Jellemzően összefüggő 10 – 20
Nagyon összefüggő > 20
repedések területi és hosszirányú
kiterjedése
a nyitott kőzetfelületen
megfigyelhető repedéshosszak
Befolyásolja
kialakuló csúszólapokat,
az esetleges lépcsőzetes
tönkremenetelt,
9
Tagolósík szöge
Tagolósík iránya
CsapásN
N
Vízszintes síkTagolósík leírása:
Irány / Dőlésszög
220/55Órajárással megfelelő irányban az északi irányhoz képes: 220
A függőleges síkon mérve: 55
Függőleges sík
Tagolósík maximális dőlése
Repedések iránya
10Repedések iránya
Analóg geológiai iránytű Digitális geológiai iránytű
Grafikus félgömb vetítés
11Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret
Látszólagos repedéstávolságx, y és z irányban
Valós
Repedéstávolság
Látszólagos repedéstávolság
Repedéstávolság: tagoló felületek merőleges távolsága
12
Repedéstávolság osztályozása
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret
Leírás Repedéstávolság (m)
Extrém sűrű repedés < 0.02
Nagyon sűrű repedés 0.02 – 0.06
Sűrű repedés 0.06 – 0.2
Közepes repedés 0.2 – 0.6
Nagy repedéstávolság 0.6 – 2
Nagyon nagy repedéstávolság 2 – 6
Extrém nagy repedéstávolság > 6
Repedéssűrűség (): az egy méterre eső repedések száma.
Repedéssűrűség a repedéstávolság inverze (sj),
= 1 / sj
13Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret
RQD (Rock Quality Designation)
azon fúrómag darabok összességének aránya, amelyeknek
a hosszúsága meghaladja a 4”-t (vagyis kb. 10 cm-t)
a „módosított” magkihozatal
RQD = (L1 + L2 + … + Ln) / L x 100%
<10 cm <10 cm <10 cm core loss
X X XX XL1 L2 L3 L4 L5 LnLi
L
RQD Rock Mass Quality
< 25 Nagyon gyenge
25 – 50 Gyenge
50 – 75 Megfelelő
75 – 90 Jó
90 – 100 Kiváló
14Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret
15Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret
16
Tömbméret értékelés ISRM alapján
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret
Designation egységnyi térfogatra jutó repedésszám
, repedésszám / m3
Nagyon nagy tömbök < 1
Nagy tömbök 1 – 3
Közepes tömbök 3 – 10
Kis tömbök 10 – 30
Nagyon kis tömbök > 30
Zúzottkő > 60
17
Tagolófelület: két szomszédos
kőzettömb érintkező felülete
Tagolófelület érdesség, illeszkedés
Felület: Nagyobb kiterjedés
lépcsős,
hullámos
sík
Kisebb kiterjedés
Durva
Sima
Egyenletes
Kapcsolat: jó, illeszkedő
nyílt, nem illeszkedő
18Tagolófelület érdessége
Érdességi mérőszám
(JRC)
JRC20: 20cm hosszon
mért érdesség
JRC100:1 m-en mért
érdesség.
Tagoló felület leírása
lépcsős
hullámos
sík
durva
sima
egyenletes
durva
sima
egyenletes
durva
sima
egyenletes
19Tagolófelület illeszkedése
Illeszkedési tényező (JMC)
JMC = 1 pontosan, teljes
felületen illeszkedés
JMC = 0 nem, vagy csak
pontszerűen illeszkedő felület
esetén
20Repedés nyíltsága
Zárt Nyílt Kitöltött
Réstágasság
Szilárd anyag
Réstágasság
Réstávolság Leírás
< 0.1 mm Nagyon zárt
„Zárt"0.1 ~ 0.25 mm Zárt
0.25 ~ 0.5 mm Részben nyitott
0.5 ~ 2.5 mm Nyitott„Hézagos"
2.5 ~ 10 mm Tág
1 ~ 10 cm Széles
„Nyílt"10 ~ 100 cm Nagyon széles
> 1 m Üreges
Víz, levegő
21
Alagútfúró gép előrehaladása
Fejtőszerszámok kopása
Fejtési módok optimalizálása
Kőzetszilárdság
22Kőzetszilárdság
10
0 m
m50 mm
23
Osztály Megnevezés sc [MPa]
A Igen nagy szilárdságú kőzet > 220
B Nagy szilárdságú kőzet 110 – 220
C Közepes szilárdságú kőzet 55 – 110
D Kis szilárdságú kőzet 27,5 – 55
E Igen kis szilárdságú kőzet < 27,5
Kőzetszilárdság
Osztály Megnevezés E/sc
A Nagy modulus viszonyszám > 500
B Közepes modulus viszonyszám 200 – 500
E Kis modulus viszonyszám < 200
Brinke féle szám
B = sc / st > 1
24
PLI: pontszerű terhelési teszt (Is(50))
Kőzetszilárdság
Granite 5 – 15
Gabbro 6 – 15
Andesite 10 – 15
Basalt 9 – 15
Sandstone 1 – 8
Mudstone 0.1 – 6
Limestone 3 – 7
Gneiss 5 – 15
Schist 5 – 10
Slate 1 – 9
Marble 4 – 12
Quartzite 5 – 15
PLI és a tényleges szilárdság
kapcsolata
sc 22 Is(50)
A korrelációs tényező 10 és 30
között változhat.
st 1.25 Is(50)
Is(50) mind független szilárdsági
index is használható.
25Kőzetteher tényező (rock load factor)
26
Terzaghi
Keskeny alagutak (<6 (9) m)
Kőzetteher tényező (rock load factor)
27
A vizsgálandó paraméterek:
1. A kőzet egyirányú nyomószilárdsága (rσ)
2. RQD tényező (rRQD)
3. A tagoltságok távolsága („sűrűsége”) (rx)
4. A tagoltságok állapota (ra)
5. Réteg- és talajvizek (rG)
6. A tagoltságok iránya (rd)
RMR (Geomechanikai osztályozás)
Bieniavski, 1973, 1989
28
1. Kőzetszilárdság (rs)
RMR
2. RQD (rRQD)
29RMR
3. Tagoltság távolsága (rx)
4. Tagoltság állapota (ra)
30RMR
4a. Tagoltság felülete, kitöltöttsége
4b. Tagoltság megnyílása
31RMR
4c. Tagoló felületek folytonossága
4d. Tagoltsági felületek mállottsága
32RMR
5. Réteg és talajvízek (rg)
33RMR
6. Tagoltság iránya (rd)
34RMR
Értékelés
35
az egytengelyű nyomószilárdság (σc) 12-16 %, átlag 14 %, súllyal
az RQD 19-42 %, átlag 30 % súllyal
a tagoltság távolsága (rx) 19-42 %, átlag 30 % súllyal
a tagolófelületek állapota (ra) 0-36 %, átlag 18 % súllyal
vízviszonyok (rG) 0-15 %, átlag 7 % súllyal
RMR
36RMR
37
Módosított
RMR érték
Eredeti RMR érték
>80 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10
>50 a a a a
40-50 b b b b
30-40 c, d c, d c, d, e d, e
20-30 g f, g f, g, j f, h, j
10-20 i i h, i, j h, j
0-10 k k l l
RMR
38RMR
a) Általában nincs szükség megtámasztásra, de helyi horgonyzásra igény lehet
b) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 1.0 m-enként.
c) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 0.75 m-enként.
d) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 1.0 m-enként, és 100 mm vastag lőttbeton.
e) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 1.0 m-enként, és 300 mm vastag masszív lőttbeton; csak abban az esetben, ha a helyi feszültségviszonyok nem haladják meg a függőleges feszültséget
f) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 0.75 m-enként, és 100 mm vastag lőttbeton.
g) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 0.75 m-enként, és 100 mm vastag lőttbeton betonacél háló erősítéssel.
39
h) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 1.0 m-enként, és 450 mm vastag betonhéj; csak abban az esetben, ha a helyi feszültségviszonyok nem haladják meg a függőleges feszültséget
i) Szisztematikus, injektált kőzetcsavarok, 0.75 m-enként, és 100 mm vastag lőttbeton betonacél háló erősítéssel, és csúszóívek, amennyiben a helyi feszültség nagy.
j) Stabilizálás kőzetcsavarokkal és betonacél hálóval, majd 450 mm vastag beton, amennyiben a helyi feszültség megengedi
k) Stabilizálás kőzetcsavarokkal és betonacél hálóval, valamint 100-150 mm lőttbetonnal, és csúszóívek, amennyiben a helyi feszültség nagy.
l) Meg kell akadályozni a tönkremenetel kialakulását; valamint j vagy k megtámasztási rendszer
RMR
40
Egyéb felhasználás
Kőzetfizikai paraméterek becslése
Kohézió: c = 3,625∙RMR
Belső súrlódási szög: j = 25∙[1+0,01∙RMR] RMR>20
j = 1,5∙RMR RMR<20
Alakváltozási paraméter
Rézsűállékonyság
Alapozás
RMR
41
Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10
m falmagasság
Gránit kőzettest 3 jellemző tagolórendszerrel (1 közel
vízszintes, 1 közel függőleges és 1 közel függőleges //
az alagúttengelyre), átlagos RQD 88%, tagolósíkok
átlagos távolsága 0,24 m, repedések felülete jellemzően
lépcsős, durva, repedések zártak, nem mállottak, de
helyenként elszíneződtek, a homlok nedves, de
csepegés még nem figyelhető meg, jellemző UCS=160
MPa, az alagút 150 m mélyen helyezkedik el, ahol nem
figyelhető meg abnormális helyi feszültség.
RMR – példa 1
42
Repedések iránya: megfelelő, nagyon kedvező, nagyon
kedvezőtlen
nagyon kedvezőtlen
Módosító tényező = -12; Módosított RMR = 64
RMR – példa 1
UCS 160 MPa 12
RQD (%) 88% 17
Tagolófelületek
távolsága (m)0.24 m 10
Tagolófelület minősége durva, ép, nem nyílt 30
Talajvíz nedves 7
RMR 76
43RMR – példa 1
a. Nincs szükség megtámasztásra, de helyi horgonyzás szükséges lehet
Módosított
RMR
RMR
>80 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10
>50 a a a a
40-50 b b b b
30-40 c, d c, d c, d, e d, e
20-30 g f, g f, g, j f, h, j
10-20 i i h, i, j h, j
0-10 k k l l
44
Példa (b): autópálya alagút, 20 m fesztáv, 10 m magas
Homokkő, jellemzően 2 tagolórendszerrel tagolva (1 //
alagúttengellyel, 30 dőléssel, 1 alagúttengelyre 70
dőléssel), néhol véletlenszerű repedések figyelhetőek meg,
átlagos RQD 70%, jellemző repedéstávolság 0.11 m,
repedések felülete enyhén durva, nagyon mállott, elszíneződött,
de a repedések idegen anyaggal nincsenek kitöltve, a
repedések zártak, nyitottságuk kisebb mint 1 mm, jellemző
kőzetszilárdság 85 MPa, 80 m a legnagyobb takarás,
talajvízszint -10 m-en található.
RMR példa 2
45
UCS 85 MPa 7
RQD (%) 70% 13
Tagolófelületek
távolsága (m)0.11 m 8
Tagolófelület
minősége
Enyhén durva, nagyon mállott,
nyitottság < 1mm20
Talajvíz Víznyomás / feszültség = 0,32 4
RMR 52
Repedések iránya: megfelelő, kedvezőtlen
kedvezőtlen
Módosító tényező = - 10; Módosított RMR = 42
RMR – példa 2
46
b. Teljes felületű injektált horgonyzás, 1.0 m horgonytávolsággal
Módosított
RMR
RMR
>80 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10
>50 a a a a
40-50 b b b b
30-40 c, d c, d c, d, e d, e
20-30 g f, g f, g, j f, h, j
10-20 i i h, i, j h, j
0-10 k k l l
RMR – példa 2
47
Példa (c): 10 m átmérőjű vasúti alagút
Nagyon töredezett palás kőzet, 2 jellemző tagolórendszerrel
(1 vízszintes, 1 függőleges // az alagúttengellyel ), de sok
véletlenszerű repedéssel, átlagos RQD 41%, az alagútban a
repedések folyamatosnak tűnnek, a repedések felülete sima,
hullámos, erősen mállott, a repedések 3-5 mm-re kinyíltak,
jellemzően agyaggal telítettek, jellemző kőzetszilárdság 65
MPa, 10 m alagúthosszon 50 litre/perc vízbefolyás figyelhető
meg, ami kimossa a repedéseket. Az alagút 220 m-rel
található a felszín alatt.
RMR – példa 3
48
UCS 65 MPa 7
RQD (%) 41% 8
Tagolófelületek
távolsága (m)0.05 m 5
Tagolófelület
minőségefolytonos, sima, nyílt 1-5mm 10
Talajvíz Vízbefolyás = 50 l/min 4
RMR 34
Repedések iránya: megfelelő, nagyon kedvezőtlen
nagyon kedvezőtlen
Módosító tényező = - 12; Módosított RMR = 22
RMR – példa 3
49
g, j. Sűrű teljes felületű horgonyzás (0.75 m), betonacél háló, 100 mm vastag lőttbeton, 450 mm vastag belső héj.
Módosított
RMR
RMR
>80 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10
>50 a a a a
40-50 b b b b
30-40 c, d c, d c, d, e d, e
20-30 g f, g f, g, j f, h, j
10-20 i i h, i, j h, j
0-10 k k l l
RMR – példa 3
50Q(quality)-módszer
SRF
J
J
J
J
RQDQ w
a
r
n
RQD RQD érték (5-re kerekítve)
Jn tagoltság csoportjainak számát kifejező érték
Jr tagoltság érdességi mérőszáma
Ja tagoltság felületi mállottságának mérőszáma
Jw tagoltságban megjelenő víz mérőszáma
SRF feszültség redukáló tényező (stress reduction factor)
51
Kőzettest szerkezete
Q-módszer
számanakcsoportjaitagoltság
mérőérősztagoltság
J
RQD
n
52
Kőzettömbök nyírószilárdsága
Q-módszer
amállottságfelülettagoltsági
érdességetagoltság
J
J
a
r
53
Kőzettömbök nyírószilárdsága
Q-módszer
amállottságfelülettagoltsági
érdességetagoltság
J
J
a
r
54
Feszültség érték
Q-módszer
tényezőredukciósfeszültség
érdességetagoltság
SFR
Jw
55
Feszültség érték
Q-módszer
tényezőredukciósfeszültség
érdességetagoltság
SFR
Jw
56Q-módszer
57Q-módszer
ESRértékásimegtámaszt
magasságvfesztávténylegesDe
,
.Egyenértékű fesztáv
58Q-módszer
(1): biztosítás nélküli,
(2): helyenkénti kőzetcsavar;
(3): szisztematikus kőzetcsavar;
(4): szisztematikus kőzetcsavar 40-100 mm vastag vasalatlan lőttbetonnal;
(5): szálerősítésű lőttbeton (50-90 mm vastag) és kőzetcsavar;
(6): szálerősítésű lőttbeton (90-120 mm vastag) és kőzetcsavar;
(7): szálerősítésű lőttbeton (120-150 mm vastag) és kőzetcsavar;
(8): szálerősítésű lőttbeton (> 150 mm) acélhálóval és kőzetcsavarral;
(9): előregyártott betonelemmel megtámasztva
59
Oldalfal esetén
fal magassága = fesztáv
Módosított Q index:
Q > 10, Qfal = 5 Q
0.1 < Q < 10, Q fal = 2.5 Q
Q < 0.1, Q fal = Q
Ideiglenes megtámasztás:ESRideiglenes = 1.5 ESR
vagy
Qideiglenes = 5 Q (mind a főte, mind a fal esetén)
Q-módszer
60
Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10
m falmagasság
Gránit kőzettest 3 jellemző tagolórendszerrel (1 közel
vízszintes, 1 közel függőleges és 1 közel függőleges //
az alagúttengelyre), átlagos RQD 88%, tagolósíkok
átlagos távolsága 0,24 m, repedések felülete jellemzően
lépcsős, durva, repedések zártak, nem mállottak, de
helyenként elszíneződtek, a homlok nedves, de
csepegés még nem figyelhető meg, jellemző UCS=160
MPa, az alagút 150 m mélyen helyezkedik el, ahol nem
figyelhető meg abnormális helyi feszültség.
Q-módszer – példa 1
61Q-módszer – példa 1
RQD 88% RQD 88
Tagolórendszerek
száma3 Jn 9
Tagolórendszerek
felületeDurva, lépcsős (hullámos) Jr 3
Tagolórendszerek
mállottságaNem mállott, néhol elszíneződött Ja 1
VízviszonyokCsak nedves (száraz fejtés vagy
kismértékű vízbefolyás)Jw 1
Feszültségviszonyok sc/s1 = 160/(1500.027) = 39.5 SRF 1
Q (88/9) (3/1) (1/1) 29
62Q-módszer
1
2
3
5
Q = 29, ESR = 1.3, Fesztáv = 20m, De = 15.4m
4
3
Qwall=5Q
Ht = 10m
63Q-módszer – példa 1
Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10
m falmagasság, gránit, Q=29
Főtemegtámasztás a Q-index szerint:
Teljes felületű horgonyzás
2,5 m horgonytávolság
4,5 m horgonyhossz
Vékony lőttbeton réteg (kb 2 cm) a főtében
Alagútfal megtámasztása:
Nincs szükség megtámasztásra
64
Példa (b): autópálya alagút, 20 m fesztáv, 10 m magas
Homokkő, jellemzően 2 tagolórendszerrel tagolva, néhol
véletlenszerű repedések figyelhetőek meg, átlagos RQD 70%,
jellemző repedéstávolság 0.11 m, repedések felülete enyhén
durva, nagyon mállott, elszíneződött, de a repedések idegen
anyaggal nincsenek kitöltve, a repedések zártak, nyitottságuk
kisebb mint 1 mm, jellemző kőzetszilárdság 85 MPa, 80 m a
legnagyobb takarás, talajvízszint -10 m-en található.
Q-módszer – példa 2
65
RQD 70% RQD 70
Tagolórendszerek
száma
2 rendszer és véletlenszerű
repedésekJn 6
Tagolórendszerek
felületeEnyhén durva (durva, sík) Jr 1.5
Tagolórendszerek
mállottsága
Mállott, elszíneződött,
(megváltozott, de nem felpuhult
ásványi réteg)
Ja 2
Vízviszonyok 70 m talajvíz = 7 kg/cm2 = 7 bars Jw 0.5
Feszültségviszonyok sc/s1 = 85/(800.027) = 39.3 SRF 1
Q (70/6) (1.5/2) (0.5/1) 4.4
Q-módszer – példa 2
66Q-módszer
1
2
3
5
4
3
Qwall=2,5Q
Ht = 10m
Q=4.4, ESR=1.0, Span=20m, De=20m
67
Példa (b): autópálya alagút, 20 m fesztáv, 10 m magas, homokkő, Q=4.4
Főtemegtámasztás a Q-index szerint:
Horgonytávolság 2.1 m
Horgonyok hossza 5 m
SFR 7 cm
Alagútfal megtámasztása:
Horgonytávolság 2.4 m
Horgonyok hossza 3 m
Vékony lőttbeton réteg
Q-módszer – példa 2
68
Példa (c): 10 m átmérőjű vasúti alagút
Nagyon töredezett palás kőzet, 2 jellemző tagolórendszerrel,
de sok véletlenszerű repedéssel, átlagos RQD 41%, az
alagútban a repedések folyamatosnak tűnnek, a repedések
felülete sima, hullámos, erősen mállott, a repedések 3-5 mm-re
kinyíltak, jellemzően agyaggal telítettek, jellemző
kőzetszilárdság 65 MPa, 10 m alagúthosszon 50 litre/perc
vízbefolyás figyelhető meg, ami kimossa a repedéseket. Az
alagút 220 m-rel található a felszín alatt.
Q-módszer – példa 3
69
RQD 41% RQD 41
Tagolórendszerek
száma2 rendszer + véletlenszerű Jn 6
Tagolórendszerek
felületeSima, hullámos Jr 1.5
Tagolórendszerek
mállottsága
Erősen méllott, 3-5 mm agyaggal
kitöltveJa 4
VízviszonyokNagy mennyiségű vízbefolyás, ami
kimossa a repedéseketJw 0.33
Feszültségviszonyok sc/s1 = 65/(2200.027) = 11 SRF 1
Q (41/6) (1.5/4) (0.33/1) 0.85
Q-módszer – példa 3
70Q-módszer
1
2
3
5
4
3
Qwall=2,5Q
Ht = 10m
Q = 0.85, ESR = 1.0, Span = 10m, De = 10m
71
Példa (c): 10 m átmérőjű vasúti alagút, töredezett palás kőzet, Q=0.84
Főtemegtámasztás a Q-index szerint:
Horgonytávolság 1.6 m
Horgonyok hossza 3 m
SFR 10 cm
Alagútfal megtámasztása:
Horgonytávolság 1.9 m spacing
SFR 6 cm
Q-módszer – példa 3
72
a) példa
(20 m fesztáv)
b) példa
(20 m fesztáv)
c) példa
(10 m fesztáv)
RMR Nincs szükség
megtámasztásra,
helyi horgonyzás
Teljes felületű
horgonyzás, 1.0 m
horgonytávolság.
Teljes felületű horgonyzás,
.75 m horgonytávolság,
betonacél háló 10 cm
lőttbetonnal,
45 cm belső falazat
Q Teljes felületű
horgonyzás, 2.5 m
horgonytávolság,
vékony lőttbeton
helyileg alkalmazva
Teljes felületű
horgonyzás, 2.1 m
horgonytávolság,
7 cm SFR
Teljes felületű horgonyzás,
1.6 m horgonytávolság,
10 cm SFR
Nagy különbségek
Q-módszer és RMR összehasonlítása
73
RMR nem veszi figyelembe az alagút méretét, jellemzően 3-10 m fesztávra használható.
RMR nem tesz különbséget a fel és főte megtámasztása között.
Megfelelő és jobb kőzettest esetén az RMR és Q-módszerhasonló eredményt ad, bár a Q több lőttbetont, míg az RMR több horgonyzást ír elő (bányák).
Gyenge kőzet esetén, nagy különbségek vannak:
A Q-rendszert alapvetően jó minőségű kőzetre fejlesztették ki.
Az RMR rendszer használata ajánlott gyenge minőségű kőzet megtámasztásának számítására
Q-módszer és RMR összehasonlítása
74 Végleges alagútfalazat méretezése
75
Bányászati módszer monolit vasbeton
Végleges alagútfalazat
Alagútfúró gép tübbing
76
1. Vízszintes és függőleges földnyomás
2. Talajvíz terhei
3. Önsúly
4. Felszíni terhek
5. Reakcióerők (Ágyazat)
6. Belső reakcióerők
7. Építési terhek
8. Egyéb terhek (pl. földrengés, …)
9. Párhuzamos alagutak egymásra ható terhei
10. Egyéb kivitelezési munkák a környéken
11. Talajmozgás okozta terhek
12. Egyéb terhek
Az alagútfalazatot ezen terhek mértékadó kombinációjára kell tervezni
Az alagútfalazat terhei (JSCE, 1996)
Elsődleges terhek
Másodlagos terhek
Speciális terhek
77Alagútfalazat terhei
Földnyomás ~ elmozdulás
Földnyomás, víznyomás: radiális
vagy komponensek
78Alagútfalazat terhei
79Teherállapotok
Az alábbi mértékadó keresztmetszeteket kell vizsgálni az alagútfalazat
méretezésekor:
(1) Legnagyobb takarás
(2) Legkisebb takarás
(3) Legmagasabb talajvízszint
(4) Legalacsonyabb talajvízszint
(5) Nagyobb felszíni terhek
(6) Külpontos terhelés
(7) Nem vízzintes felszín
(8) Jövőbeli szerkezet fog épülni az alagút környezetében
80Teherállapotok
1 2 3
4
5 6 7 8Felszíni teher
Talajvízszint
Talajvízszint
Jövőbeli
alagút
4
81
Terzaghi
Keskeny alagutak (<6 (9) m)
Kőzetteher tényező (rock load factor)
82Terzaghi kőzetnyomás elmélete
83Protodjakonov kőzetnyomás elmélete
84
Talaj-szerkezet kölcsönhatás rugó
Rugómerevség (k) függ
a talaj merevségétől
a falazat sugarától
A falazat merevségétől
Lineáris kapcsolat az elmozdulás reakció között
Hibák:
Ágyazási tényező nem anyagállandó
Egy pont reakciója a szomszédos pontok
elmozdulásától is függ
Kőzetkörnyezetre nem ad információs
Szerkezet modellezés
Rugalmas ágyazás elve
wCq á
85Végeselemes módszer 2D
2D FEM végeselem modell
mértékadó keresztmetszetek
síkbeli alakváltozási állapot
Síkbeli feszültségek
vizsgálata
86Végeselemes módszer 3D
87 Talajvízkezelés, vízszigetelés
88
Kőzet hézagtérfogata <<
talaj hézagtérfogata
Egyedülálló –
összefüggő pórusok
Jellemző értékek
Magmás és metamorf
kőzetek: 2%
Homokkő: 1-5%
Üledékes pala: 5-20%
Mészkő: 20-50%
Kőzettest
repedezettsége
Összefüggő
tagolórendszer
vízáteresztő képesség
Elsődleges porozitás Másodlagos porozitás
Kőzetporozitás
Nyugalmi víz – nincs
reakció (telített
koncentráció)
Áramló víz – folyamatos
reakció (pl. karszt)
Pórusvíz – kémiai reakció
89
Hatékony feszültség
s = s’ + p
Pórusvíznyomás meghatározása:
Piezométer
Elektromos nyomásmérő
Pneumatikus nyomásmérő
Darcy törvény
v = K∙I
Áteresztő képesség ~ másodlagos porozitás
Áteresztő képesség meghatározása
Laboratórium: állandó nyomású és változó nyomású vizsgálat
Helyszínen: Lugeon vizsgálat (pakkeres teszt)
Helyszínen: próbakutas vizsgálat
…
Kőzettest áteresztőképessége
90
Furat izolált szakasza
Állandó nyomás(10 perc) –
vízmennyiség
Pmax: talajtörés elkerülése (s3)
5 lépcső: terhelési hurok
Lugeon–féle áteresztő
képesség ami P0= 1 MPa
víznyomáshoz és 1 l/min/m
vízáramláshoz tartozó
vízáteresztő képesség
Lugeon vizsgálat (1933)
91Próbakutas vizsgálat
− Egy kutas vizsgálat
− Több kutas vizsgálat
Szivattyúzás – nyomáskülönbség
24-72 órán keresztül mérik a
reakciót
Meghatározandó értékek:
Kinyert víz mennyisége
Hidraulikai jellemző
Kút hatása
…
92Talajvíz veszélye
Vízbetörés az építés alatt Nagy víztartalmú kőzet
vízbetörés veszélye
elárasztás, talajtörés veszélye
Magas áramlási érték (1000
l/s) idővel csökken
(vízutánpótlódás elapad)
93Talajvíz probléma
Karsztos kőzet
94Talajvíz probléma
Alagútfenntartási problémák
95
Egyéb problémakörök
Tenger alatti alagutak (tavak, folyók)
Lefele történő alagútépítés (a víz az alagút homlokán gyűlik össze)
Alagútépítés süllyedésre érzékeny területen (városi alagutak)
Környezetvédelem (források, ökoszisztéma sérül, stb)
Alacsony talajállékonyság
etc
Talajvíz probléma
96Talajvíz probléma kezelése
Injektálás
Áramló víz injektálás hatása csökken
Víznyomás előzetes csökkentése hatékonyságnövekedés
Anyag: 10% szilikáttartalmú cementhabarcs vagy poliuretán
habok
Előinjektálás: karsztok, üregek feltöltése, nagy áteresztő
képességű vetőzónák biztosítása
97
Vízbeszivárgás
Falazatra ható
víznyomás csökken
Folyamatos üzemelés
Vízbeszivárgás nincsen
Falazatra víznyomás hat
60 m mélységig
alkalmazható
Drénezés Vízzáróság
Alagút vízszigetelése
98Drénezés, “esernyő módszer”
Nyugalmi talajvízszint felett
Fentről beáramló víz ellen
Főte+oldalfal szigetelése fal lábánál vagy
ellenboltozatban vízgyűjtése
Drénezés víznyomás csökkenés
Folyamatos üzem: karbantartás
Veszély: források, termál kutak
veszélyeztetése
99Drénezés, “esernyő módszer”
100Drénezés, “esernyő módszer”
1. Ideiglenes lőttbeton vízáteresztő: mikrorepedések, direkt
furatok
2. Vízzárás, víz összegyűjtése: ideiglenes és végleges
biztosítás között: vízzáró membrán
Nagy mennyiségű vízfolyás közvetlen bekötés
Víz levezetése a hosszanti dréncsőbe
3. Központi vízelvezető csatornába való bekötés
101Drénezés, “esernyő módszer”
102Drénezés, “esernyő módszer”
Süllyedés a víztelenítés hatására
103Vízszigetelés: « tengeralattjáró módszer »
A nyugalmi talajvízszint alatt, a talajvíz nyomásának ellenálló teljes felületi
szigetelést kell alkalmazni
- Vízzáró beton: víznyomás <3 bar
- Vízzáró membránok: víznyomás 3 és 15 között
- Injektálás: Kiegészítve a vízzáró membránt, ha a víznyomás nagyobb,
mint 15 bar
104Vízzáró beton
Vízzáró alagútfalazat: technológia, betonreceptúra (víz-
cement tényező, szemeloszlás, falvastagság, utókezelés,
stb)
Hőmérsékletingadozás, zsugorodás mikrorepedések
vasalással (részben) kezelhető
Rövid betonozási egység zsugorodási repedés
csökkenthető növeli a munkahézagok számát
(potenciális veszélyforrás)
Ideiglenes – végleges alagútfalazat elválasztása
Lokális vízszivárgás jól azonosítható, javítható
105Fólia
Ideiglenes megtámasztásra felerősítve
Geomembrán szigetelés
Szigetelés védelme: geotextília membrán és lőttbeton között
Fólia csatlakozás heggesztéssel.
Nem alkalmazható:
Poliészter - hidrolóizis roncsolja,
PVC - égés során felszabaduló mérgező gázok.
106Szórt szigetelés
Száraz (kéznedves, nincs csepegés) alagútfalazat
Szabálytalan geometria
107Injektálás
Nagy víznyomás (>15 bar) injektálással csökkenthető
Alpesi alagutaknál elterjedt
Alagútfúrás előtti injektálás vízmozgás még nincsen
technológia alkalmazása könnyebb
Köszönöm a figyelmet
