Εκτίμηση συνθηκών των αστοχιών που παρουσιάζονται στην κακής ποιότητας βραχομάζα των σηράγγων Ασπροβάλτας και μέτρα αντιμετώπισής τους

Abstract

The present thesis studies the development of deformations and failures during the excavation of Asprovalta's tunnels I and II. Actually the conditions of failures, which were estimated are due to wedges that they are oriented by major tectonic planes. The concept of the thesis is the estimation of the potential wedges and the comparison of support measures which are proposed by the empirical classification systems, with the support measures being estimated by analytical method concerns the wedges geometry and their weight and cohesion strength during the sliding. For the above purpose, the safety factors, which calculated using the minor support being estimated with analytical method, compared with the safety factors, which calculated using the support measures which are proposed by RMR, Q and GSI classification systems. So, we concluded, that the tunnels are effectively supported by shotcrete, as the rock bolts are not applicable because they cannot support the jointed rock mass. The measures which are proposed by RMR and GSI methods can effectively support the tunnels, although the measures which are proposed by Q-system are not always effective. During the above thesis, we mapped the excavated geological formation, in addition to the geological formations on the walls and the roof of the tunnels (1/500 and 1/3500) and classified the excavated rock mass with RMR, Q and GSI systems. We also collected tectonic data during the tunnels excavation and we estimated the deformations. Using the geotectonic data, we found the unstable potential wedges by stereographic kinematical analysis. Also, using geometrical analysis, we estimated wedges geometrical characteristics. Finally, we estimated the minor support measures of rock bolts and shotcrete.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε η εξέλιξη εκδήλωσης των παραμορφώσεων και των αστοχιών που παρατηρήθηκαν κατά την εκσκαφή της φτωχής ποιότητας βραχομάζας των σηράγγων Ι και ΙΙ Ασπροβάλτας. Στόχος της διατριβής είναι η διερεύνηση των συνθηκών των αστοχιών, οι οποίες, όπως αποδείχτηκε, οφείλονται στην επίδραση των δυνητικών βραχοσφηνών στην ευστάθεια των τοιχωμάτων και της οροφής της σήραγγας και στη σύγκριση των μέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις κλασσικές εμπειρικές ταξινομήσεις με αυτά που προκύπτουν από τις αναλυτικές μεθόδους, λαμβάνοντας υπόψη: 1) τη γεωμετρία αυτών των βραχοσφηνών και 2) τις δυνάμεις που ασκούνται, οι οποίες οφείλονται στο βάρος και στα στοιχεία τριβής που δημιουργούνται εξαιτίας των ολισθήσεων. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου, η βελτίωση των συντελεστών ασφαλείας, που προέκυψαν από την ανάλυση ευστάθειας των βραχοσφηνών σε διάφορες θέσεις των σηράγγων, συγκρίθηκε με την επάρκεια των μέτρων υποστήριξης που προτείνουν οι κλασσικές μέθοδοι ταξινόμησης βραχομαζών RMR, Q και GSI, και με ελάχιστα μέτρα υποστήριξης που απαιτούνται. Από την έρευνά μας διαπιστώνεται, πως η επιτυχής υποστήριξη των σηράγγων πραγματοποιείται με εφαρμογή του εκτοξευόμενου σκυροδέματος, αφού η τοποθέτηση των αγκυρίων, αν και αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας, δεν επαρκεί για την υποστήριξη κατακερματισμένων βραχομαζών. Η επάρκεια των μέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις μεθόδους RMR και GSI. Πραγματοποιήσαμε πλήθος μετρήσεων και αξιολογήσαμε τα δεδομένα των μετακινήσεων των τοιχωμάτων και της οροφής των σηράγγων. Με βάση τα τεχνικογεωλογικά στοιχεία που συλλέχτηκαν κατά τη διάνοιξη, εντοπίσαμε ασταθείς δυνητικές βραχοσφήνες με τη βοήθεια κινηματικής ανάλυσης με χρήση στερεογραφικών προβολών, και υπολογίσαμε τα γεωμετρικά τους στοιχεία με γεωμετρική ανάλυση. Στην επόμενη φάση διερευνήσαμε και εκτιμήσαμε την απαιτούμενη υποστήριξη των δυνητικών βραχοσφηνών εστιάζοντας στην τοποθέτηση αγκυρίων και στην εφαρμογή εκτοξευόμενου σκυροδέματος.