ALAGUTAK (LGM-SE008-1) 4. ELŐADÁS IDEIGLENES FALAZAT MÉRETEZÉSE TALAJVÍZ SZIGETELÉS WOLF ÁKOS 2016. április 16.
2 Ideiglenes falazat méretezése
Kőzetkörnyezet 3
Kőzetkörnyezet 4
Kőzettest geomechanikai értékelése 5 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
Repedésrendszer száma 6 Egy repedésrendszer Kettős repedésrendszer Hármas repedésrendszer
Repedésrendszerek száma 7 ISRM (International Society of Rock Mechanics) ajánlása I II III IV V VI VII VIII IX Masszív kőzet, esetleges véletlenszerű repedések Egy repedésrendszer Egy repedésrendszer és véletlenszerű repedések Két repedésrendszer Két repedésrendszer és véletlenszerű repedések Három repedésrendszer Három repedésrendszer és véletlenszerű repedések Négy vagy több repedésrendszer Töredezett, teljesen mállott kőzet
Repedés folytonossága 8 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,
Repedések iránya 9 Csapás N Függőleges sík N Tagolósík szöge A függőleges síkon mérve: 55 Tagolósík maximális dőlése Tagolósík iránya Vízszintes sík Órajárással megfelelő irányban az északi irányhoz képes: 220 Tagolósík leírása: Irány / Dőlésszög 220/55
Repedések iránya 10 Analóg geológiai iránytű Digitális geológiai iránytű Grafikus félgömb vetítés
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret 11 Látszólagos repedéstávolság Látszólagos repedéstávolság x, y és z irányban Valós Repedéstávolság Repedéstávolság: tagoló felületek merőleges távolsága
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret 12 Repedéstávolság osztályozása 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 (s j ), = 1 / s j
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret 13 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 L1 L2 L3 X L4 X X L5 Li X X Ln RQD Rock Mass Quality < 25 Nagyon gyenge 25 50 Gyenge 50 75 Megfelelő 75 90 Jó 90 100 Kiváló L
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret 14
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret 15
Repedéstávolság, repedés-sűrűség, blokkméret 16 Tömbméret értékelés ISRM alapján Designation egységnyi térfogatra jutó repedésszám, repedésszám / m 3 Nagyon nagy tömbök < 1 Nagy tömbök 1 3 Közepes tömbök 3 10 Kis tömbök 10 30 Nagyon kis tömbök > 30 Zúzottkő > 60
Tagolófelület érdesség, illeszkedés 17 Tagolófelület: két szomszédos kőzettömb érintkező felülete Felület: Nagyobb kiterjedés lépcsős, hullámos sík Kisebb kiterjedés Durva Sima Egyenletes Kapcsolat: jó, illeszkedő nyílt, nem illeszkedő
Tagolófelület érdessége 18 Tagoló felület leírása lépcsős durva sima egyenletes hullámos durva sima Érdességi mérőszám (JRC) JRC 20 : 20cm hosszon mért érdesség JRC 100 :1 m-en mért érdesség. egyenletes durva sík sima egyenletes
Tagolófelület illeszkedése 19 Illeszkedési tényező (JMC) JMC = 1 pontosan, teljes felületen illeszkedés JMC = 0 nem, vagy csak pontszerűen illeszkedő felület esetén
Repedés nyíltsága 20 Zárt Nyílt Kitöltött Réstágasság Réstágasság Réstávolság Leírás < 0.1 mm Nagyon zárt 0.1 ~ 0.25 mm Zárt 0.25 ~ 0.5 mm Részben nyitott 0.5 ~ 2.5 mm Nyitott 2.5 ~ 10 mm Tág 1 ~ 10 cm Széles 10 ~ 100 cm Nagyon széles > 1 m Üreges Víz, levegő Zárt" Hézagos" Nyílt" Szilárd anyag
Kőzetszilárdság 21 Alagútfúró gép előrehaladása Fejtőszerszámok kopása Fejtési módok optimalizálása
100 mm Kőzetszilárdság 22 50 mm
Kőzetszilárdság 23 Osztály Megnevezés s c [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 Osztály Megnevezés E/s c A Nagy modulus viszonyszám > 500 B Közepes modulus viszonyszám 200 500 E Kis modulus viszonyszám < 200 Brinke féle szám B = s c / s t > 1
Kőzetszilárdság 24 PLI: pontszerű terhelési teszt (I s(50) ) PLI és a tényleges szilárdság kapcsolata s c 22 I s(50) A korrelációs tényező 10 és 30 között változhat. s t 1.25 I s(50) I s(50) mind független szilárdsági index is használható. 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
Kőzetteher tényező (rock load factor) 25
Kőzetteher tényező (rock load factor) 26 Terzaghi Keskeny alagutak (<6 (9) m)
RMR (Geomechanikai osztályozás) 27 A vizsgálandó paraméterek: 1. A kőzet egyirányú nyomószilárdsága (r σ ) 2. RQD tényező (r RQD ) 3. A tagoltságok távolsága ( sűrűsége ) (r x ) 4. A tagoltságok állapota (r a ) 5. Réteg- és talajvizek (r G ) 6. A tagoltságok iránya (r d ) Bieniavski, 1973, 1989
RMR 28 1. Kőzetszilárdság (r s ) 2. RQD (r RQD )
RMR 29 3. Tagoltság távolsága (r x ) 4. Tagoltság állapota (r a )
RMR 30 4a. Tagoltság felülete, kitöltöttsége 4b. Tagoltság megnyílása
RMR 31 4c. Tagoló felületek folytonossága 4d. Tagoltsági felületek mállottsága
RMR 32 5. Réteg és talajvízek (r g )
RMR 33 6. Tagoltság iránya (r d )
RMR 34 Értékelés
RMR 35 az egytengelyű nyomószilárdság (σ c ) 12-16 %, átlag 14 %, súllyal az RQD 19-42 %, átlag 30 % súllyal a tagoltság távolsága (r x ) 19-42 %, átlag 30 % súllyal a tagolófelületek állapota (r a ) 0-36 %, átlag 18 % súllyal vízviszonyok (r G ) 0-15 %, átlag 7 % súllyal
RMR 36
RMR 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 38 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.
RMR 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 példa 1 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 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest jellemző UCS=160 MPa. 1. Kőzetszilárdság (r s )
RMR példa 1 43 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest átlagos RQD 88%... 2. RQD (r RQD )
RMR példa 1 44 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest tagolósíkok átlagos távolsága 0,24 m 3. Tagoltság távolsága (r x )
RMR példa 1 45 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest repedések felülete jellemzően lépcsős, durva, repedések zártak, nem mállottak, de helyenként elszíneződtek 4. Tagoltság állapota (r a )
RMR példa 1 46 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest a homlok nedves, de csepegés még nem figyelhető meg 5. Réteg és talajvízek (r g )
RMR példa 1 47 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) 6. Tagoltság iránya (r d )
RMR példa 1 48 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 Repedések iránya: megfelelő, nagyon kedvező, nagyon kedvezőtlen nagyon kedvezőtlen Módosító tényező = -12; Módosított RMR = 64
RMR példa 1 49 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 a. Nincs szükség megtámasztásra, de helyi horgonyzás szükséges lehet
RMR példa 2 50 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 51 UCS 85 MPa 7 RQD (%) 70% 13 Tagolófelületek távolsága (m) 0.11 m 8 Tagolófelület minősége Enyhén durva, nagyon mállott, nyitottság < 1mm 20 Talajvíz Víznyomás / feszültség = 0,32 4 RMR 52 Repedések iránya: megfelelő, kedvezőtlen kedvezőtlen Módosító tényező = - 10; Módosított RMR = 42
RMR példa 2 52 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 b. Teljes felületű injektált horgonyzás, 1.0 m horgonytávolsággal
RMR példa 3 53 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 54 UCS 65 MPa 7 RQD (%) 41% 8 Tagolófelületek távolsága (m) Tagolófelület minősége 0.05 m 5 folytonos, 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 55 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 g, j. Sűrű teljes felületű horgonyzás (0.75 m), betonacél háló, 100 mm vastag lőttbeton, 450 mm vastag belső héj.
Q(quality)-módszer 56 RQD RQD érték (5-re kerekítve) J n tagoltság csoportjainak számát kifejező érték J r tagoltság érdességi mérőszáma J a tagoltság felületi mállottságának mérőszáma J w tagoltságban megjelenő víz mérőszáma SRF feszültség redukáló tényező (stress reduction factor) Q RQD J n J J r a J w SRF
Q-módszer 57 Kőzettest szerkezete RQD J n tagoltság mérőérősz tagoltság csoportjainak száma
Q-módszer 58 Kőzettömbök nyírószilárdsága J J r a tagoltság érdessége tagoltsági felület mállottsága
Q-módszer 59 Kőzettömbök nyírószilárdsága J J r a tagoltság érdessége tagoltsági felület mállottsága
Q-módszer 60 Feszültség érték J w SFR talajvíz redukciós tényező feszültség redukciós tényező
Q-módszer 61 Feszültség érték J w SFR talajvíz redukciós tényező feszültség redukciós tényező
Q-módszer 62
Q-módszer 63 Egyenértékű fesztáv tényleges fesztáv v. magasság D e megtámasztási érték, ESR
Q-módszer 64 (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
Q-módszer 65 Oldalfal esetén fal magassága = fesztáv Módosított Q index: Q > 10, Q fal = 5 Q 0.1 < Q < 10, Q fal = 2.5 Q Q < 0.1, Q fal = Q Ideiglenes megtámasztás: ESR ideiglenes = 1.5 ESR vagy Q ideiglenes = 5 Q (mind a főte, mind a fal esetén)
Q-módszer példa 1 66 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 67 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), Kőzettest szerkezete RQD J n tagoltság mérőérősz tagoltság csoportjainak száma
Q-módszer 68 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest repedések felülete jellemzően lépcsős, durva, repedések zártak, nem mállottak, de helyenként elszíneződtek Kőzettömbök nyírószilárdsága J J r a tagoltság érdessége tagoltsági felület mállottsága
Q-módszer 69 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest repedések felülete jellemzően lépcsős, durva, repedések zártak, nem mállottak, de helyenként elszíneződtek Kőzettömbök nyírószilárdsága J J r a tagoltság érdessége tagoltsági felület mállottsága 1
Q-módszer 70 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest a homlok nedves, de csepegés még nem figyelhető meg Feszültség érték J w SFR talajvíz redukciós tényező feszültség redukciós tényező
Q-módszer 71 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Gránit kőzettest jellemző UCS=160 MPa, az alagút 150 m mélyen helyezkedik el, ahol nem figyelhető meg abnormális helyi feszültség. Feszültség érték J w SFR s c s 1 160 1500,027 160 4,05 39,5 tagoltság érdessége feszültség redukciós tényező
Q-módszer 72 Példa(a): Vízerőmű megközelítő alagútja, 20 m fesztáv, 10 m falmagasság Egyenértékű fesztáv tényleges fesztáv v. magasság D e megtámasztási érték, ESR
Q-módszer példa 1 73 RQD 88% RQD 88 Tagolórendszerek száma Tagolórendszerek felülete Tagolórendszerek mállottsága 3 J n 9 Durva, lépcsős (hullámos) J r 3 Nem mállott, néhol elszíneződött J a 1 Vízviszonyok Csak nedves (száraz fejtés vagy kismértékű vízbefolyás) J w 1 Feszültségviszonyok s c /s 1 = 160/(1500.027) = 39.5 SRF 1 Q (88/9) (3/1) (1/1) 29
Q-módszer 74 4 2 3 5 Ht = 10m 1 Q wall =5Q Q = 29, ESR = 1.3, Fesztáv = 20m, D e = 15.4m 3
Q-módszer példa 1 75 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
Q-módszer példa 2 76 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 77 RQD 70% RQD 70 Tagolórendszerek száma 2 rendszer és véletlenszerű repedések J n 6 Tagolórendszerek felülete Enyhén durva (durva, sík) J r 1.5 Tagolórendszerek mállottsága Mállott, elszíneződött, (megváltozott, de nem felpuhult ásványi réteg) J a 2 Vízviszonyok 70 m talajvíz = 7 kg/cm 2 = 7 bars J w 0.5 Feszültségviszonyok s c /s 1 = 85/(800.027) = 39.3 SRF 1 Q (70/6) (1.5/2) (0.5/1) 4.4
Q-módszer 78 4 2 3 5 Ht = 10m 1 Q wall =2,5Q Q=4.4, ESR=1.0, Span=20m, De=20m 3
Q-módszer példa 2 79 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 3 80 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 81 RQD 41% RQD 41 Tagolórendszerek száma Tagolórendszerek felülete 2 rendszer + véletlenszerű J n 6 Sima, hullámos J r 1.5 Tagolórendszerek mállottsága Vízviszonyok Erősen méllott, 3-5 mm agyaggal kitöltve Nagy mennyiségű vízbefolyás, ami kimossa a repedéseket J a 4 J w 0.33 Feszültségviszonyok s c /s 1 = 65/(2200.027) = 11 SRF 1 Q (41/6) (1.5/4) (0.33/1) 0.85
Q-módszer 82 4 3 5 2 Ht = 10m 1 Q wall =2,5Q Q = 0.85, ESR = 1.0, Span = 10m, De = 10m 3
Q-módszer példa 3 83 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 és RMR összehasonlítása 84 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 85 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-módszer hasonló 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
86 Végleges alagútfalazat méretezése
Végleges alagútfalazat 87 Alagútfúró gép tübbing Bányászati módszer monolit vasbeton
Az alagútfalazat terhei (JSCE, 1996) 88 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 Elsődleges terhek Másodlagos terhek Speciális terhek Az alagútfalazatot ezen terhek mértékadó kombinációjára kell tervezni
Alagútfalazat terhei 89 Földnyomás ~ elmozdulás Földnyomás, víznyomás: radiális vagy komponensek
Alagútfalazat terhei 90
Teherállapotok 91 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
Teherállapotok 92 1 2 3 Talajvízszint 4 4 Talajvízszint 5 6 7 8 Felszíni teher Jövőbeli alagút
Kőzetteher tényező (rock load factor) 93 Terzaghi Keskeny alagutak (<6 (9) m)
Terzaghi kőzetnyomás elmélete 94
Protodjakonov kőzetnyomás elmélete 95
Szerkezet modellezés 96 Rugalmas ágyazás elve 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 q C á w
Végeselemes módszer 2D 97 2D FEM végeselem modell mértékadó keresztmetszetek síkbeli alakváltozási állapot Síkbeli feszültségek vizsgálata
Végeselemes módszer 3D 98
99 Talajvízkezelés, vízszigetelés
Kőzetporozitás 100 Elsődleges porozitás Másodlagos porozitás 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 Pórusvíz kémiai reakció Nyugalmi víz nincs reakció (telített koncentráció) Áramló víz folyamatos reakció (pl. karszt)
Kőzettest áteresztőképessége 101 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
Lugeon vizsgálat (1933) 102 Furat izolált szakasza Állandó nyomás(10 perc) vízmennyiség P max : talajtörés elkerülése (s 3 ) 5 lépcső: terhelési hurok Lugeon féle áteresztő képesség ami P 0 = 1 MPa víznyomáshoz és 1 l/min/m vízáramláshoz tartozó vízáteresztő képesség
Próbakutas vizsgálat 103 Egy kutas vizsgálat Több kutas vizsgálat Szivattyúzás nyomáskülönbség 24-72 órán keresztül mérik a reakciót Meghatározandó értékek: Kinyert víz mennyisége Hidraulikai jellemző Kút hatása
Talajvíz veszélye 104 Nagy víztartalmú kőzet vízbetörés veszélye elárasztás, talajtörés veszélye Vízbetörés az építés alatt Magas áramlási érték (1000 l/s) idővel csökken (vízutánpótlódás elapad)
Talajvíz probléma 105 Karsztos kőzet
Talajvíz probléma 106 Alagútfenntartási problémák
Talajvíz probléma 107 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 kezelése 108 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
Alagút vízszigetelése 109 Drénezés Vízzáróság Vízbeszivárgás Vízbeszivárgás nincsen Falazatra ható víznyomás csökken Folyamatos üzemelés Falazatra víznyomás hat 60 m mélységig alkalmazható
Drénezés, esernyő módszer 110 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
Drénezés, esernyő módszer 111
Drénezés, esernyő módszer 112 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
Drénezés, esernyő módszer 113
Drénezés, esernyő módszer 114 Süllyedés a víztelenítés hatására
Vízszigetelés: «tengeralattjáró módszer» 115 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
Vízzáró beton 116 Vízzáró alagútfalazat: technológia, betonreceptúra (vízcement 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
Fólia 117 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.
Szórt szigetelés 118 Száraz (kéznedves, nincs csepegés) alagútfalazat Szabálytalan geometria
Injektálás 119 Nagy víznyomás (>15 bar) injektálással csökkenthető Alpesi alagutaknál elterjedt Alagútfúrás előtti injektálás vízmozgás még nincsen technológia alkalmazása könnyebb
Köszönöm a figyelmet