Analiza in napoved pomikov za predore, grajene v premo-karbonskih skrilavcih : [doktorska disertacija]

Klopčič, Jure (avtor), Logar, Janko (mentor), Ambrožič, Tomaž (komentor)

V zadnjih petnajstih letih je bilo v okviru avtocestnega programa na slovenskem avtocestnem omrežju zaradi razgibanega reliefa zgrajenih precej predorov. Od leta 1997 in gradnje predora Golovec dalje se v Sloveniji pri gradnji vseh avtocestnih predorov kot integralni del geološko-geotehnične spremljave izvaja meritve 3D pomikov notranje obloge. Analiza in interpretacija teh meritev omogoča oceno ustreznosti vhodnih projektnih parametrov ter optimizacijo podporja in delovnih procesov glede na izmerjeni in pričakovani odziv predora. V okviru naloge so bili merski podatki iz trinajstih predorov, zgrajenih od leta 1998 dalje, skupaj z geološkimi popisi izkopnih čel urejeni v obsežno bazo podatkov. Za prikaz in analizo teh podatkov je bil nadalje izdelan lastni računalniški programski paket, imenovan Predor. Posebnost paketa je avtomatski sistem za obdelavo merskih in geoloških podatkov iz predorov v gradnji, shranjevanje v že omenjeno bazo ter izdelavo nazornih grafičnih in tekstovnih poročil v realnem času. Osrednji del naloge je posvečen analizi merjenih pomikov iz predorov, zgrajenih v mehkih skrilavih hribinah permo-karbonske starosti (Trojane, Golovec, Šentvid). Analiza teh pomikov izkazuje bolj ali manj izrazito anizotropno obnašanje hribine tako v prečnem prerezu kot tudi vzdolž predorske osi. Numerične povratne analize so kot eno izmed možnosti za modeliranje merjenega odziva izkazale zelo nizko vrednost strižnega modula vzdolž diskontinuitet. Na primeru vzdolžnega pomika v izkopani prostor smo ugotovili, da je velikost pomikov izkopanega prostora in s tem delež pomikov pred čelom predora močno odvisen od usmerjenosti diskontinuitet glede na os predora. Podrobno so opisani in analizirani predvsem vzdolžni pomiki v smeri napredovanja izkopa pod padajočim nadkritjem kot posledica anizotropije hribine. Izvedli smo ogromno število 3D numeričnih analiz, da bi ugotovili delež predpomikov in velikost vplivnega območja pred čelom predora za različne relativne naklone diskontinuitet glede na os predora in različne kombinacije materialnih parametrov anizotropne hribinske mase. Med projektiranjem predora Šentvid je bil za določitev geološko najprimernejšega položaja priključnih kavern izdelan raziskovalni rov, v katerem so se nato med gradnjo glavnega predora pred čelom kalote le-tega na daljšem odseku rova izvajale meritve 3D pomikov. Podrobno je prikazana zasnova in sama izvedba eksperimenta, ki je bil po dostopnih podatkih izveden prvič. Izmerjeni pomiki so bili ustrezno obdelani, prikazani so dobljeni rezultati in opravljena analiza opaženih deformacijskih vzorcev glede na zabeleženo geološko zgradbo. Izdelane so bila tudi 3D numerične študije opaženih fenomenov ter vpliva raziskovalnega rova in njegovega položaja na pomike pred čelom.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: civil enginering, doctoral thrsis, tunnelling, 3D displacement measurements, automatic system for data processing, monitoring data, exploratory tunnel, 3D displacement measurements ahead of the faca, automatic target recognition (ATR), 3D numerical back calculations, extrapolation prediction method, rock mass anisotropy
• Vrsta gradiva: Doktorska disertacija
• Tipologija: 2.08 - Doktorska disertacija
• Organizacija: FGG - Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
• Kraj izida: Ljubljana
• Založnik: [J. Klopčič]
• Leto izida: 2009
• Št. strani: XXIII, 235 str.
• PID: 20.500.12556/RUL-32558
• UDK: 624.191:528.48(043.3)
• COBISS.SI-ID: 4783713
• Datum objave v RUL: 10.07.2015

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Naslov: Analysis and prediction of displacements for tunnels in foliated rock mass of perm-carboniferous age

Izvleček

Due to diversified topography a number of tunnels have been constructed on Slovenian motorway network in the last 15 years after the implementation of the National motorway construction programme. 3D displacement measurements of the primary lining has been applied as an integral part of the observational method on all tunnel construction sites since the Golovec tunnel construction in 1997. Analysis and interpretation of the measured displacements allow the verification of the design parameters, support optimization and optimization of construction processes. Monitoring data from the 13 tunnels, constructed after 1998, were collected and arranged in the database in the framework of this thesis together with face logs. Further on, a computer code Predor (means Tunnel in Slovene) was developed for graphical presentation and analysis of these data. Code comprises also a system for automatic handling of the incoming data from construction sites and for the preparation of graphical reports in real time. The main emphasis of the work was given to the analysis of measured displacements in tunnels, situated in soft foliated rock mass of Carboniferous age (the Trojane, Golovec and Šentvid tunnels). Monitored displacements display more or less pronounced anisotropic response in the cross section as well as in the longitudinal section. To model the observed response, back analyses with numerical calculations suggested very low value of shear modulus along the discontinuities. Special attention was paid to the analysis of well documented longitudinal displacements in the excavation direction under decreasing overburden due to anisotropy of the rock mass. It was found out that the magnitude of final measured displacements and thus portion of pre-displacements strongly depends on the relative discontinuity orientation to the tunnel axis. A large number of numerical simulations was performed to define the portion of pre-displacements and the extent of pre-face domain for different discontinuity orientations and different sets of material properties of the anisotropic rock mass. To locate the merging caverns of the Šentvid tunnel in most favourable rock mass conditions the exploratory tunnel was constructed in the design stage and enabled 3D displacement measurements ahead of the top heading face of the main motorway tunnel during its construction. Extensive information about the scheme and execution of this experiment is given (no reports have been found so far of any similar experiments). Monitored displacements were analyzed according to mapped geological structure. Further on, the observed phenomena and the influence of the exploratory tunnel and its position on the displacements were studied with 3D numerical calculations.

• Ključne besede: gradbeništvo, disertacije, gradnja predorov, 3D meritve pomikov, avtomatiziran sistem obdelave podatkov, merski podatki, raziskovalni rov, 3D meritve pomikov pred čelom, avtomatsko prepoznavanje tarč, povratne 3D numerične analize, eksplotacijska metoda napovedovanje pomikov, anizotropija hribinske mase