sveučilište u zagrebu građevinski fakultet zavod za · pdf filetemelju analiza i/ili...
TRANSCRIPT
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Sveučilište u Zagrebu
Građevinski fakultet
PODZEMNE GRAĐEVINE
11. Predavanje
Monitoring podzemnih građevina
Zavod za Geotehniku
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Monitoring podrazumijeva ‘sustavno praćenje određenih
parametara stanja nekog sustava. Izvodi se promatranjem,
skupljanjem uzoraka i izravnim mjerenjima’. [Tehnički
leksikon]
• Monitoring u geotehničkom inženjerstvu se bitno razlikuje od
monitoringa u ostalim granama građevinarstva, prvenstveno
zbog specifičnosti geotehničkih konstrukcija, ali i činjenice da
se izravno ili neizravno mjere parametri tla i stijena kao
osnovnog strukturnog materijala čije se karakteristike ne mogu
‘birati’.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Monitoring tunela se provodi radi ispunjena jedne ili više
sljedeće navedenih točaka:
1) Nakon ugradnje primarne podgrade koja je određena na
temelju analiza i/ili iskustveno, monitoring može verificirati
adekvatnost podgrade te ukazati na eventualne dodatne
mjere podgrađivanja
2) Rani monitoring tijekom izvedbe, moguće i na probnom
području, može pomoći u planiranju naknadnih postupaka
izvedbe tunela.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
3) Prema NATM-u, monitoring pomaka i sila je ključni dio
procesa izvedbe tunela i daje ulazne podatke za projektiranje i
verifikaciju rješenja.
4) U postupku određivanja adekvatnosti podgradnog sustava,
monitoring ima i sigurnosnu ulogu, i može ukazati na
potencijalni slom stijenske mase
5) Monitoring se može provoditi i da bi pokazao slaganje s
zahtjevima određenim projektom i vezanim na okolinu tunela
(spuštanje razine podzemne vode, slijeganje površine terena,
vibracije, itd.)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
6) Ponekad se monitoringom prikupljaju podaci koji su potrebni
ili korisni za projektiranje drugih konstrukcija (drugih tunela u
blizini, podzemnih prostorija, itd.)
7) Monitoring se može koristiti za ‘dijagnozu’ propusta pri
izvođenju i mogu upućivati na bolje procedure izvedbe.
8) Eksperimentalne građevine, pilot-tuneli ili okna, koji se koriste
kao probna polja za projektiranje velikih i/ili značajnih
građevina imaju posebne zahtjeve za instrumentaciju
9) Prikupljanje podataka monitoringom u cilju dugoročne
funkcionalnosti tunela (npr. mjerenje vodnih pritisaka)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Mjerne veličine
Izravna mjerenja Posredna mjerenja
pomaci
naprezanja
deformacije
sile
brzine
krutosti
ubrzanja
momenti savijanja
porni pritisci
geofizički valovi
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Oprema koja se koristi za provođenje geotehničkog monitoringa uključuje:
Oprema za geodetska i daljinska opažanja
Inklinometri
Klizni deformetri i klizni mikrometri
Ekstenzometri
Klinometri
Piezometri
Tlačne ćelije
Mjerne ćelije
Geofizička oprema
Oprema za mjerenje vibracija
• Detaljnije o karakteristikama opreme, postupku monitoringa i područjima
primjene u predavanju ‘Geotehnički monitoring’ na kolegiju ‘Terenska
ispitivanja i opažanja’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• U nastavku će se prikazati tipični sustavi za monitoring tunela
i to na tri primjera:
1. Monitoring prilikom izvedbe tunela cut and cover metodom
2. Monitoring prilikom izvedbe i eksploatacije tunela izvedenog
TBM metodom u području s malim nadslojem
3. Monitoring prilikom izvedbe i eksploatacije tunela izvedenog
NATM metodom u području s velikim nadslojem
• Navedeni primjeri su samo moguće varijante monitoringa
tunela, jer se tuneli TBM metodom intezivno izvode i u
područjima s velikim nadslojem, jednako kao što se i NATM
tuneli izvode u područjima s malim nadslojem.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
1. Monitoring prilikom izvedbe tunela cut and cover metodom
Cilj monitoringa je:
- Osigurati stabilnost potpornih konstrukcija
- Osigurati stabilnost okolnih konstrukcija
Mjereni parametri su:
- Naprezanja u razuporama
- Sile u sidrima
- Deformacije okolnog tla i okolnih zgrada
- Mjerenja pornog tlaka
Napomena: Monitoring stabilnosti okolnih konstrukcija se vrši i
nakon izvedbe tunela.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.1. Monitoring - cut and cover tunel (prema Roctest Telemac Instruments)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
2. Monitoring prilikom izvedbe i eksploatacije tunela TBM
metodom s malim nadslojem
Cilj monitoringa je:
- Osigurati stabilnost okolnih konstrukcija
- Praćenje ponašanja prefabriciranih betonskih elemenata
Mjereni parametri su:
- Naprezanja u prefabriciranim betonskim elementima
- Opterećenja na prefabricirane betonske elemente
- Konvergencija tunela
- Slijeganje tla
- Deformacije okolnih konstrukcija
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.2. Monitoring - TBM tunel s malim nadslojem (prema Roctest Telemac Instruments)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
3. Monitoring prilikom izvedbe i eksploatacije tunela NATM
metodom s velikim nadslojem
Cilj monitoringa je:
- Osigurati stabilnost iskopa
- Monitoring integriteta tunelske podgrade
Mjereni parametri su:
- Naprezanja u podgradi
- Sile u sidrima
- Konvergencija tunela
- Deformacije stijenske mase u okolici tunela
Napomena: Ako se NATM tunel izvodi u području malih nadsloja, također je
potrebno pratiti utjecaj iskopa na okolne konstrukcije (inklinometri,
ekstenzometri ili deformetri ugrađeni s površine)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.3. Monitoring - NATM tunel s velikim nadslojem (prema Roctest Telemac Instruments)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Na sljedećim primjerima će se prikazati uloga monitoringa
primjenjenog u različite svrhe:
1. Analiza stanja deformacija – tunel ‘Pod Vugleš’
2. Analiza stanja deformacija – tunel ‘Konjsko’
3. Kontrola kvalitete + povratne numeričke analize – tunel ‘Pećine’
4. Kontrola kvalitete + povratne numeričke analize – tunel ‘Sv. Kuzam’
5. Kontrola kvalitete + povratne numeričke analize – tunel ‘Bobova’
Primjeri primjene monitoringa u RH
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Primjer 1. Analiza stanja deformacija u tunelu ‘Pod Vugleš’
(nakon šest godina eksploatacije)
Slika 11.4. Tunel ‘Pod Vugleš’
• Tunel ‘Pod Vugleš’ se nalazi na autocesti Rijeka-Zagreb. Čine ga dvije tunelske cijevi duljine 610 m.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Tunel Pod Vugleš izveden je u skladu s principima NATM. Sukladno tome za vrijeme izvedbe lijeve cijevi tunela ‘Pod Vugleš’ provođen je opsežan program geotehničkih mjerenja i opažanja, odnosno provođena su kontrolna i podgradna mjerenja. Mjerenja su provođena kontinuirano sve do potpunog prestanka prirasta deformacija.
• Prije početka izvedbe desne cijevi tunela, šest godina nakon proboja lijeve cijevi, proveden je vizualni pregled tunela, te mjerenja vertikalnih i horizontalnih deformacija stijenske mase po dubini s površine terena na lijevoj tunelskoj cijevi.
• Ovim mjerenjima registrirani su horizontalni i vertikalni pomaci stijenske mase oko iskopa. Mjerenje horizontalnih pomaka vršeno je inklinometrom, a mjerenje vertikalnih pomaka kliznim mikrometrom.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.5. Vizualni pregled – vertikalne pukotine u lijevom i desnom boku koje ulaze u kalotni dio
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Mjerni profil na stacionaži 56+136,5
Slika 11.6. Mjerenje horizontalnih i vertikalnih deformacija po dubini s površine terena
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.7. Vertikalne relativne deformacije i pomaci u desnoj mjernoj cijevi (TSDD)
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
20,00
21,00
22,00
23,00
24,00
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
-0,8-0,6-0,4-0,20,00,20,40,60,8
Du
bin
a (
m)
24.02.2000. 05.10.2006.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
-6-5-4-3-2-10123456
Du
bin
a (
m)
24.02.2000. 05.10.2006.
Relativna deformacija (mm/m) Vertikalni pomak (mm)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.8. Vertikalne relativne deformacije i pomaci u srednjoj mjernoj cijevi (TSDS)
11,00
12,00
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
-1,0-0,50,00,51,0
Du
bin
a (
m)
24.02.2000. 05.10.2006.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
-6-5-4-3-2-10123456
Du
bin
a (
m)
24.02.2000. 05.10.2006.
Relativna deformacija (mm/m) Vertikalni pomak (mm)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.9. Horizontalni pomaci u smjeru ‘A’ u desnoj mjernoj cijevi (TSDD)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
-5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Horizontalni pomak (mm)
Du
bin
a (m
)
24.02.2000. 05.10.2006.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Analiza rezultata mjerenja na tunelu ‘Pod Vugleš’
• Iako su mjerenja nakon izvedbe lijeve cijevi tunela ‘Pod Vugleš’ pokazivala potpuni prestanak prirasta deformacija, mjerenja provedena prije početka izvedbe desne cijevi tunela pokazala su značajne priraste deformacija:
i. Vertikalni pomaci porasli su do 25%.
ii. Horizontalni pomaci okomito na os tunela porasli su do 16%.
iii. Horizontalni pomaci u smjeru osi tunela porasli su do 8%.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Primjer 2. Analiza stanja deformacija u tunelu Konjsko
(nakon šest godina eksploatacije)
Slika 11.10. Tunel ‘Konjsko’
• Tunel ‘Konjsko’ se nalazi na dionici Prgomet - Dugopolje, autoceste Zagreb - Split. Čine ga dvije cijevi sa dva vozna traka. Duljine sjeverne cijevi iznosi 1326.0 m, a južne 1133.8 m
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• U cilju verifikacije pojektnog rješenja kao i provjere rezultata numeričkog modela povratnim analizama u tunelu ‘Konjsko’ obavljena su:
mjerenja vertikalnih i horizontalnih pomaka tla u zoni tunela s površine terena,
mjerenja pomaka tla oko podzemnog otvora,
mjerenja naprezanja i deformacija u elementima
podgradnog sklopa tlačnim ćelijama i mjernim sidrima i
mjerenje deformacija u sekundarnoj oblozi kratkim deformetrima u cilju dobivanja vrijednosti momenata savijanja.
• Nakon šest godina od zadnjeg mjerenja deformacija (30.07.2003.) provedena su dodatna mjerenja (15.05.2009.) vertikalnih i horizontalnih pomaka tla u zoni tunela s površine terena na južnoj cijevi tunela ‘Konjsko’.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Mjerni profil na stacionaži 128+829,00
Slika 11.11. Mjerenje orizontalnih i vertikalnih deformacija po dubini s površine terena
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.12. Rezultati mjerenja vertikalnih pomaka stijene u zoni tunela kliznim mikrometrom
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.13. Rezultati mjerenja horizontalnih pomaka stijene u zoni tunela horizontalnim
inklinometrom, smjer ‘A’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.14. Karakteristični presjek tunela sa pozicijama kratkih deformetara
(elektroakustični ekstenzometri)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.15. Momenti savijanja u sekundarnoj oblozi na mjestima kratkih deformetara
d
EIxM 12
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Analiza rezultata mjerenja na tunelu ‘Konjsko’
• Iako su mjerenja nakon završetka tunela ‘Konjsko’ pokazivala potpuni prestanak prirasta deformacija, mjerenja provedena šest godina kasnije, pokazala su značajne priraste deformacija.
• Rezultati pokazuju da je došlo do značajnijih prirasta pomaka kako u vertikalnom tako i u horizontalnom smjeru. Vertikalni pomak se povećao do 28%, a horizontalni do 31%.
__________________________________________
Profil TSDL TSDS TSDD ___________________________________
[mm] [mm] [mm] __________________________________________
uv,2003 8.53 9.13 8.32
uv,2009 10.52 11.64 10.35
uhA,2003 5.50 0.60 -5.00
uhA,2009 6.90 0.80 6.40
uhB,2003 3.10 2.90 2.70
uhB,2009 3.90 3.80 3.60 __________________________________________
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• U tunelima ‘Pod Vugleš’, ‘Javorova kosa’, ‘Hrastovec’, ‘Vrtlinovec’, ‘Konjsko’ i ‘Dubrave’ povremeno se obavljaju mjerenja deformacija stijenskog masiva i sekundarne obloge.
• U tunelima ‘Sv. Kuzam’ (2004), ‘Bobova’ (2005) i ‘Pećine’ (2007) u Rijeci, kontinuirano se od njihovog završetka provode mjerenja deformacija stijenskog masiva i sekundarne obloge.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• U nastavku će se prikazati primjeri u kojima su se
kombinirala in-situ mjerenja s numeričkim analizama.
Ova ‘II. faza projektiranja - Projektiranje za vrijeme
izvođenja’ je u skladu s filozofijom NATM-a.
GLAVNE METODOLOGIJE PROJEKTIRANJA I MODELIRANJA
OPAŽAČKI
PRISTUP
EMPIRIJSKE
METODE
ANALITIČKE
METODE/MODELI
NUMERIČKE
METODE/MODELI
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
TUNELSKI ISTRAŽNI RADOVI Skupi i iracionalni za cijelu dionicu
NUMERIČKE METODE Sofisticirane, pouzdane
‘GARBAGE IN – GARBAGE OUT’
(smeće unutra – smeće van)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• In-situ mjerenja tijekom izvedbe, kombinirana sa numeričkim
povratnim analizama pružaju nova znanja o ponašanju stijenske
mase kao i o određivanju njezinih fizikalno-mehaničkih
parametara.
pretpostavljene karakteristike materijala
NESLAGANJE S REZULTATIMA S
INŽENJERSKI PRIHVATLJIVOM TOČNOŠĆU
mijenjaju se karakteristike materijala
SLAGANJE S REZULTATIMA S INŽENJERSKI
PRIHVATLJIVOM TOČNOŠĆU
1. iteracija
i-ta iteracija
n-ta iteracija
naponsko-deformacijske analize
usporedba rezultata s rezultatima mjerenja
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Primjer 3. Kontrola kvalitete + povratne analize – tunel ‘Pećine’
• Državna cesta D404, Istočni dio grada Rijeke
• Dužina tunela: 1260 m
Trotračni profil: 773 m
Četverotračni profil: 487 m
• Osnovnu stijensku masu čine kredne naslage:
prelazne karbonatne breče te izmjene dolomita i
vapnenaca.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Dionica tunela Pećine sastoji se od trotračnog i
četverotračnog dijela. Kritični dio ove dionice čini prijelaz
iz trotračnog u četverotračni dio tunela.
• Visina nadsloja je 26m.
• Provedena je povratna analiza na trotračnom dijelu
tunela, stacionaže 1+683,00, te na osnovu nje je
proračunata stabilnost podgradnog sklopa na
četverotračnom dijelu tunela, stacionaže 1+699,00.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
A
primarna podgradasekundarna obloga
OS TROTRACNOG TUNELA
sekundarna oblogaprimarna podgrada
KO
NT
RO
LN
I PR
OF
IL
1+
68
3,0
0
A
B
1+
69
9,0
0
B
Stacionaza povratne analize
Proracun stabilnosti
OS CETVEROTRACNOG TUNELA
Slika 11.16. Prijelaz i trotračnog u četverotračni dio tunela ‘Pećine’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Trotračni tunel – stac. 1+683
R=6.24R=7.535
R=7.84R=6.24
R=7.64
R=7.84
R=
7.6
4R
=7.5
35
Mlazni beton d=30cm
Dvije arm. mreze Q257
Resetkasti luk 130/26/34 na razmaku 100cm
IBO sidra 32/20 L=6m razmak 120cm
Deformetri L=10m
15.19
10
.05
D1
D2
D3
D4
D5R-1
R-2
R-3
R-4
R-5
Slika 11.17. Poprečni presjek trotračnog dijela tunela ‘Pećine’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-5-4-3-2-1012345
Du
bin
a
(m)
06.03.2006. 10.03.2006.
13.03.2006. 15.03.2006.
18.03.2006. 28.03.2006.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-40-30-20-10010203040
Du
bin
a
(m)
06.03.2006. 10.03.2006.
13.03.2006. 15.03.2006.
18.03.2006. 28.03.2006.
Relativna deformacija (mm/m) Vertikalni pomak (mm)
Rezultati mjerenja deformetrom u
tjemenu tunela
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Dobiveno proracunom
Dobiveno mjerenjem
y=2.50cm
Duzina jednaka 1.00cm
Deformetri, L=10m
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Četverotračni tunel – stac. 1+699
R=7.75R=7.75
R=
11.9
7
R=
7.7
5 R=
11.9
7R
=7.7
5
Mlazni beton d=30cm
Dvije arm. mreze Q257
Resetkasti luk 130/26/34 na razmaku 100cm
IBO sidra 32/20 L=7m razmak 120cm
18.97
I FAZA ISKOPA
II FAZA ISKOPA
11.4
4
Linija iskopa
Slika 11.18. Poprečni presjek četverotračnog dijela tunela ‘Pećine’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Četverotračni tunel – stac. 1+699
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Četverotračni tunel – stac. 1+699
Slika 11.19. Vertikalni pomaci podgrade i sile u sidrima - tunel ‘Pećine’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Četverotračni tunel – stac. 1+699
Slika 11.20. Momenti i sile u podgradi - tunel ‘Pećine’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Rezultat
• Povratne numeričke analize, kombinirane s
rezultatima mjerenja, u tunelu ‘Pećine’ na kraju
trotračnog dijela tunela omogućile su da se projektira
podgradni sustav u kojem postoji stanovita rezerva
nosivosti u svim elemenatima primarnog podgradnog
sustava na početnoj dionici četverotračnog dijela
tunela.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Primjer 4. Kontrola kvalitete + povratne analize – tunel ‘Sv. Kuzam’
• Državna cesta D8, Dionica Orehovica-Draga-Sveti Kuzam
• Dvije tunelske cijevi -
Sjeverna cijev: 289 m,
Južna cijev: 299 m
• Trasa tunela prolazi kroz dva litološki različita stijenska
kompleksa. Zapadni dio tunela je djelomično u flišnoj, dok je
istočni dio u vapnenačkoj stijenskoj masi
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Za vrijeme izvedbe došlo je do urušenja u sjevernoj cijevi
tunela ‘Sv. Kuzam’ na dionici duljine cca. 35 m do čela
iskopa, a u širini punog profila tunela, te do površine
terena, čime je na površini nastala depresija tlocrtnih
dimenzija cca 40 x 20 m, dubine do 8.0 m.
• Na potezu uruška visina nadsloja iznosila je 9.6 – 12.8 m.
• Projekt sanacije obuhvatio je dionicu uruška te sjevernu i
južnu tunelsku cijev od stacionaža čela iskopa tunela u
trenutku nastanka urušenja pa do ulaznog portala.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
272
5+
440,0
0
273
5+
460,0
0274
5+
480,0
02755
+442,0
0Kraj iskopasjeverne cijevi
(prije urušenja)
linija uruška
"pip
e ro
of"
5+
430,0
0
272a
5+
450,0
0
273a
5+
470,0
0274a
5+
435
,50
5+
433
,50
5+
437
,50
5+
43
9,5
0
5+
44
1,5
0
5+
44
3,5
0
5+
44
5,5
0
5+
44
7,5
0
5+
44
9,5
0
5+
45
1,5
0
5+
45
3,5
0
5+
45
5,5
0
5+
45
7,5
0
5+
45
9,5
0
5+
46
1,5
0
5+
46
3,5
0
5+
46
5,5
0
5+
467
,50
5+
469
,50
5+
471
,50
5+
473
,50
5+
475
,50
5+
477
,50
5+
479
,50
duljina zahvata poboljšanja tla L=46,0 m
na površini terena
1
2
4
5
8
11
15
12
9
6
3 10
7
13
18
19
16
17
14 21 28
24
23
26
29
32
36
33
30
27
31
35
38
37
40
41
45
42 49 56
52
48
51
47
44
43
39 46 53 60
57
54
58
61
64
67 74
71
68
65
55 62
59
63
66
69
72
73
70
76
79
78
83
80
77 84
8275
20
25
34
35a 42a 49a 56a 63a 70a 77a
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11
28a21a
tunelskasjeverna
cijev
tunelskajužna
cijev
Kraj iskopajužne cijevi
(prije urušenja)
karbonati
siltit
Slika 11.21. Situacija sanacije - tunel ‘Sv. Kuzam’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
?
Slika 11.22. Poprečni presjek sanacije - tunel ‘Sv. Kuzam’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
1. faza iskopa
2. faza iskopa
3. faza iskopa
Slika 11.23. Poprečni presjek podgradnog sustava - tunel ‘Sv. Kuzam’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Shematski prikaz stupnjaka
32, 33, 34 i 35
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Popis provedenih ispitivanja
na profilu BP2
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Vidljivi tragovi
poboljšanja tla na čelu
iskopa
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Ispitivanje prosječnog povećanja krutosti
novonastalog tla poboljšanog mlaznim
injektiranjem može se uspješno i pouzdano
provesti postupkom spektralne analize
površinskih valova (Spectral Analysis of Surface
Waves - SASW).
Slika 11.24. SASW ispitivanja (1)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Mjerenje je pouzdano jer se izbjegava poremećenje tla uslijed
bušenja, vađenja uzoraka te ugradnje uzoraka u laboratorijske
uređaje.
• Metoda rješava neke od temeljnih problema površinske
refrakcije, jer može otkriti mekši sloj koji se nalazi ispod krućeg
sloja.
• Postupak se odvija na površini terena te se metoda može svrstati
u grupu nerazornih seizmičkih mjerenja.
Slika 11.25. SASW ispitivanja (2)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Primjena SASW-a:
Utvrđivanje krutosti tla po dubini,
Kontrola kvalitete zbijanja cestovnih nasipa, te nasipa od
armiranog tla,
Utvrđivanje debljine slojeva kolovozne konstrukcije,
Utvrđivanje debljine betonske obloge kod cestovnih i
hidrotehničkih tunela,
Kontrola kvalitete poboljšanja krutosti tla šljunčanim
pilotima i mlaznim injektiranjem.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Profil: 1
Pozicija Spojnica 5 - 61
Dubina vs prije vs poslije G0 prije G0 poslije E0 prije E0 poslije E0 poslije/E0 prije E0 poslije/E0 prije
(m) (m/s) (m/s) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (Prosjek)
2.00-3.00 74 160 10,4 48,6 27,1 126,5 4,67
3.00-4.00 86 183 14,1 63,6 36,5 165,4 4,53
4.00-5.00 102 215 19,8 87,8 51,4 228,4 4,44 4,41
5.00-6.00 109 227 22,6 97,9 58,7 254,6 4,34
6.00-7.00 115 238 25,1 107,6 65,3 279,8 4,28
7.00-8.00 120 246 27,4 115,0 71,1 298,9 4,20
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
0 50 100 150 200 250 300
Brzina širenja posmičnih valova vs (m/s)
Du
bin
a (
m)
Prije Poslije
Slika 11.26. Situacija SASW ispitivanja (tunel Sv. Kuzam) Slika 11.27. Rezultati SASW ispitivanja (tunel Sv. Kuzam)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Rezultati povećanja krutosti nakon poboljšanja
tla, mjereno SASW metodom:
- SASW profil 1 prosječno poboljšanje: 4,41
- SASW profil 2 prosječno poboljšanje: 4,31
- SASW profil 3 prosječno poboljšanje: 4,66
- SASW profil 4 prosječno poboljšanje: 5,03
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
?
stac. 5+464,00 (s.o.)
KONTROLNI PROFIL KP-J-4KONTROLNI PROFIL KP-S-4
stac. 5+456,00 (j.o.)
INK-B10INK-B11
DIS-S-1DIS-S-5
DIS-S-2 DIS-S-4
DIS-S-3
KDS-S-1
KDS-S-2
KDS-S-3
KDS-S-4
KDS-S-5KDP-S-1
KDP-S-2
KDP-S-3
KDP-S-4
KDP-S-5
DIS-J-1DIS-J-5
DIS-J-2
DIS-J-3
DIS-J-4
KDS-J-1
KDS-J-2
KDS-J-3
KDS-J-4
KDS-J-5KDP-J-1
KDP-J-2
KDP-J-3
KDP-J-4
KDP-J-5
R-S-2
R-S-1
R-S-3
R-S-4
R-S-5
R-J-2
R-J-1
R-J-3
R-J-4
R-J-5
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
FLAC (Version 4.00)
LEGEND
18-Oct-05 16:26
step 1930
-3.089E+01 <x< 2.689E+01
-1.257E+01 <y< 4.521E+01
Boundary plot
0 1E 1
Marked Regions
-0.500
0.500
1.500
2.500
3.500
(*10 1̂)
-2.500 -1.500 -0.500 0.500 1.500 2.500
(*10 1̂)
JOB TITLE : tunel "sv. kuzam"
Itasca Consulting Group, Inc.
Minneapolis, Minnesota USA
FLAC (Version 4.00)
LEGEND
18-Oct-05 16:27
step 9298
-3.089E+01 <x< 2.689E+01
-1.257E+01 <y< 4.521E+01
Grid plot
0 1E 1
-0.500
0.500
1.500
2.500
3.500
(*10 1̂)
-2.500 -1.500 -0.500 0.500 1.500 2.500
(*10 1̂)
JOB TITLE : tunel "sv. kuzam"
Itasca Consulting Group, Inc.
Minneapolis, Minnesota USA
Slika 11.28. Raspored materijala tla (FLAC)
Slika 11.29. Iskop južne cijevi (FLAC)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
FLAC (Version 4.00)
LEGEND
18-Oct-05 16:29
step 15427
-3.089E+01 <x< 2.689E+01
-1.257E+01 <y< 4.521E+01
Grid plot
0 1E 1
-0.500
0.500
1.500
2.500
3.500
(*10 1̂)
-2.500 -1.500 -0.500 0.500 1.500 2.500
(*10 1̂)
JOB TITLE : tunel "sv. kuzam"
Itasca Consulting Group, Inc.
Minneapolis, Minnesota USA Slika 11.30. Iskop sjeverne cijevi (FLAC)
Slika 11.31. Podgrada tunela – mlazni beton i sidra (FLAC)
Stupanj poboljšanja – 5,4
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Rezultat
• Bušeni profili – stvoren novi kvazihomogen
materijal poboljšanih mehaničkih karakteristika
• SASW ispitivanja – prosječno povećanje krutosnih
karakteristika tla: 4,31 – 5,03
• Povratne numeričke analize – prosječno povećanje
krutosnih karakteristika tla: 5,40
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Primjer 5. Kontrola kvalitete + povratne analize – tunel ‘Bobova’
• Državna cesta D404, prolazi ispod dijela gradskog područja
Vežica – Sušak u Rijeci.
• Završen je 2005. godine.
• Trotračni tunel dljine 210 m.
• Najveća visina nadsloja iznosi 15 m.
• Na užem području trase tunela ‘Bobova’ nalaze se najvećim
dijelom naslage gornje krede, predstavljene rudistnim
vapnencima koji su najčešće mikrokristalasti i
kriptokristalasti.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.32. Situacija tunela ‘Bobova’ s pozicijom kontrolnog profila P3
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Intezivna mjerenja tijekom izvedbe mnogih istražnih radova u karbnoatnim
krškim stijenama Hrvatske su pokazala da su mjerene deformacije znatno
veće nego deformacije dobivene numeričkim analizama u kojima su se
parametri krutosti dobivali isključivo korelacijama s klasifikacijama
stijenske mase. Stoga je razvijen novi pristup određivanja krutosti
karbonatnih stijena hrvatskog krša (Jurić-Kaćunić, 2009.)
Indeks krutosti
stijenske mase
krutost krških
stijena u
Hrvatskoj
geološki indeks čvrstoće
(prilagođen kršu Hrvatske)
brzina uzdužnih valova
(geofizičke metode)
Em IKs
GSI 2 Vp2
. . =
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.33. Uzdužni geofizički profil – tunel ‘Bobova’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Slika 11.34. Primarni podgradni sustav – tunel ‘Bobova’
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• Tijekom izvedbe tunela,
kontinuirana mjerena su
vršena s površine terena.
Mjerenja su uključivala
inklinometarska mjerenja za
dobivanje horizontalnih
pomaka i deformetarska
mjerenja za dobivanje
vertikalnih pomaka.
Slika 11.35. Kontrolni profil P3
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Numeričke analize
• 2D analiza – PLAXIS 2D
• 11 174 trokutastih elemenata
• 90 149 čvorova
• Iskop u 2 faze
• Nemogućnost prikazivanja koraka naredovanja
• Nemogućnost promatranja pomaka tijekom iskopa
tunela u trećoj dimenziji
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
2D - Iskop prve faze
2D - Iskop druge faze
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
2D – VERTIKALNI POMACI
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
2D – HORIZONTALNI POMACI
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
• 3D analiza – PLAXIS 3D
• 140 369 klinastih elemenata
• 202 985 čvorova
• Iskop u 38 faza
• Mogućnost prikazivanja koraka naredovanja
• Mogućnost promatranja pomaka tijekom iskopa
tunela u trećoj dimenziji
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
3D – 38 FAZA ISKOPA
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
3D – VERTIKALNI POMACI
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
3D – HORIZONTALNI POMACI
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
3D – VERTIKALNI POMACI
(NA MJESTU DEFORMETRA)
3D – HORIZONTALNI POMACI
(NA MJESTU INKLINOMETRA)
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
A. B.
A. HORIZONTALNI
POMACI
OKOMITI NA OS
TUNELA
B. VERTIKALNE
DEFORMACIJE
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ZAVOD ZA GEOTEHNIKU
Rezultat
• Korištenjem nelinearne krutosti tla, deformacije stijenske
mase dobivene numeričkim analizama pokazuju identičan
trend kao deformacije stijenske mase dobivene mjerenjima
na terenu.
• 3D simulacije daju bolju aproksimaciju mjerenih vrijednosti,
nego 2D simulacije.
• 3D analize omogućuju predviđanje deformacija stijenske
mase prije nego je određeni dio iskop što omogućuje
implementaciju evetualnih dodatnih potrebnih mjera zaštite.