Bài giảng thiết kế đường hầm không bọc áo

Phương phỏp Bieniawski RMR* H ớng dẫn đào và gia cố đ ờng hầm đá khẩu độ 10m theo hệ thống RMR Phân loại khối đá Điều kiện đá ào Néo đá đ ờng kính 20mm.phụt, v a toàn bộ ữa toàn bộ Phu

5.TÍNH TOÁN ĐƯỜNG HẦM THEO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CHẤT LƯỢNG KHỐI ĐÁ

•Chất lượng khối đá phụ thuộc nhiều yếu tố  có nhiều cách đánh giá

(Terzaghi, Barton, Bieniawxki…)

* Phương pháp này được áp dụng nhiều ở phương Tây

5.2 Phương phỏp tải trọng cho trước (Terzaghi)

* Phõn loại khối đỏ (9 loại)

1) á Đá t ng và cứng: ảng và cứng: không có các khe nứt và các vết nứt nhỏ

2) á Đá cứng và phân tầng: gồm các địa tầng riêng lẻ có ít hoặc không có

vết nứt

3) á Đá liên kết bỡnh th ờng: có các khe nứt và vết nứt nhỏ, nh ng các khối đá

liên kết chặt chẽ với nhau.

4 & 5) á Đá khối có đ ờng ghép nối gồm các m nh vỡ, đá t ng không hoàn ảnh vỡ, đá tảng không hoàn ảnh vỡ, đá tảng không hoàn toàn liên kết với nhau

6) á Đá vụn nh ng về ph ơng diện hóa học là đá t ng có đặc điểm của đá đ ợc ảnh vỡ, đá tảng không hoàn tạo ra từ máy nghiền

7&8) á Đá bị nén ép là một quá trỡnh cơ học mà trong đó đá tiến chậm vào

phần hở của đ ờng hầm mà không tr ơng nở.

9) á Đá tr ơng nở: đá nở thể tích, gây áp lực vào vỏ đ ờng hầm

5.TÍNH TOÁN ĐƯỜNG HẦM THEO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CHẤT LƯỢNG KHỐI ĐÁ

4 Khèi võa vµ cã m¹ch nèi 0.25B - 0.35 (B + Ht)

5 Khèi rÊt lín vµ cã m¹ch nèi (0.35 - 1.10) (B + Hr)

6 Vì vôn hoµn toµn nh ng nguyªn vÑn vÒ ho¸ tÝnh 1.10 (B + Ht)

5.3 Phương phỏp Bieniawski (RMR)

5.TÍNH TOÁN ĐƯỜNG HẦM THEO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CHẤT LƯỢNG KHỐI ĐÁ

* RMR = I1 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6

• I1- C ờng độ của vật liệu đá nguyên vẹn

• I2- Chất l ợng nõn khoan (RQD)

• I3- B ớc của các đứt đoạn (khe nứt)

• I4- iều kiện của các đứt đoạn Đá

• I5- iều kiện n ớc ngầm Đá

• I6- Thế nằm của khe nứt.

B ng giá trị của I ảnh vỡ, đá tảng không hoàn i: xem sách

5.3 Phương phỏp Bieniawski (RMR)

* H ớng dẫn đào và gia cố đ ờng hầm đá khẩu độ 10m theo hệ thống RMR

Phân loại

khối đá Điều kiện đá ào Néo đá (đ ờng kính 20mm.phụt,

v a toàn bộ) ữa toàn bộ) Phun vẩy Gia cố thép

I- Rất tốt

RMR:

81-100

Toàn bộ g ơng Tiến 3m

Thông th ờng không cần gia cố ngoại trừ

g ơng hầm.

Bu lông néo cục bộ dài 3m trên đỉnh, kho ng cách 2,5m, ảng và cứng:

thỉnh thoáng có l ới

b o vệ ảng và cứng:

5 cm trên đỉnh tại nh ng nơi ữa toàn bộ) cần thiết

đỉnh Gia cố sau mỗi lần nổ mỡn

Hoàn tất gia cố

đoạn 10m

Bu lông néo có hệ thống dài 4m, kho ng ảng và cứng:

cách từ 1.5- 2m trên

đỉnh và hai bên t ờng với

l ới b o vệ ảng và cứng:

50- 100mm trên

đỉnh và 30mm hai bên

Không

v a toàn bộ) ữa toàn bộ)

Phun vẩy Gia cố thép

IV xấu

RMR:21-40

H ớng lên đỉnh và giật cấp, tiến từ 1,0-1,5m về phía

đỉnh Lắp gia cố

đồng thời với đào, 10m từ g ơng hầm.

Bu lông néo có hệ thống dài 4-5m, kho nh cách từ 1- ảng và cứng:

1,5m trên đỉnh và hai bên t ờng với l ới b o ảng và cứng:

vệ

10-15 cm trên

đỉnh và 10 cm hai bên t ờng.

Gân t ng ăng cứng ít và vừa với kho ng cách ảng và cứng: 1,5m tại

nh ng vị trí ữa toàn bộ) cần thiết

cổ đồng thời với

đào Phun vầy ngay khi có thể sau khi nổ mỡn.

Bu lông néo có hệ thống dài 5-6m, kho ng cách từ 1- ảng và cứng:

Gân t ng ăng cứng vừa và nhiều,

kho ng cách ảng và cứng: 0,75m, có chèn hoặc cừ thép nếu cần áy kín Điều kiện đá

J J

RQD

a

r n

Jn: Số l ợng hệ thống khe nứt (cho điểm từ 0.5 đến 20)

Jr: Chỉ số độ nhám của khe nứt (cho điểm từ 0.5 đến 4)

Ja: Chỉ số phong hoá khe nứt (cho điểm từ 0.05 đến 1)

Jw:Hệ số rút n ớc khe nứt (cho điểm từ 0.05 đến 1)

SRF: Hệ số giảm ứng suất (cho điểm từ 0.5 đến 20)

* Các bảng cho điểm : đọc sách

D0 : khẩu diện, đường kính hoặc chiều cao đào

ESR : tỷ lệ gia cố đào ~ tính chất khoang đào

- Nhà máy điện nguyên tử ngầm, ga xe lửa, công trình công cộng,

thể thao, công xưởng

0,8

5.4 Phương pháp Barton (Q)

 Khuyến cáo biện pháp gia cố ~ (Q,Dc)

1) Kh«ng gia cè 2) Neo r i r¸c, Sb ảng vµ cøng:

3) M¹ng l íi neo, B 4) M¹ng l íi neo vµ bª t«ng phun kh«ng cã cèt thÐp dµy 4-5cm, B(+S)

5) Bª t«ng phun trén sîi thÐp vµ neo, dµy 5-9cm,

Sfr+B

6) Bª t«ng phun trén sîi thÐp vµ neo, dµy 9-12cm, Sfr+B

7) Bª t«ng phun trén sîi thÐp vµ neo, dµy 12-15cm, Sfr+B

8) Bª t«ng phun trén sîi thÐp, dµy >15cm, DÇm thÐp

vµ neo, Sfr, RRS+B

9) Vỏ bê tông đúc, CCA

* Giải thích các biện pháp gia

cố

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CễNG KHễNG BỌC ÁO

6.1 Một số đặc điểm của đường hầm thuỷ cụng khụng bọc ỏo

- Chi phí thấp (rẻ hơn ph ơng án có áo

- Tiết diện mặt cắt ngang hầm lớn hơn - Chi phí b o d ỡng cao hơnảnh vỡ, đá tảng không hoàn

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CÔNG KHÔNG BỌC ÁO

6.2 Những khó khăn trong thi công

a) Các vấn đề do nước ngầm

- Đường hầm nông : ảnh hưởng của nước mưa

- Đường hầm sâu: ít chịu ảnh hưởng của nước mưa, nhưng áp lực nước ngầm lớn, xử lý phức tạp

* Các biện pháp xử lý

- Gom nước và bơm nước thoát ra (thường dùng)

- Khoan phun vật liệu đặc biệt để ngăn nước ngầm chảy vào hầm

- Làm đông lạnh vùng có nước ngầm  đào hầm o h m ầm  đổ be tong be tong

ng n n ăn nước ước c

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CÔNG KHÔNG BỌC ÁO

6.2 Những khó khăn trong thi công

b) Các vấn đề do ứng suất

* Do ứng suất kéo

- Đá không nguyên khối  nứt nẻ  đá rơi

-Hầm có áp lực lớn : khe nứt làm tăng lượng mất nước

•Do ứng suất nén

- ứng suất nén lớn  phá hủy đá theo chiều song song với đường viền  đá nổ

- Biện pháp : cần gia cố đúng mức

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CễNG KHễNG BỌC ÁO

6.3 Chế độ thuỷ lực trong đường hầm khụng ỏo

* Xét đến đào lẹm theo hai cách:

- Dùng diện tích lý thuyết và hệ số Manning t ơng đ ơng

- Dùng diện tích mặt cắt có kể đào lẹm và hệ số Manning thực

A a) Mặt cắt điển hỡnh

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CễNG KHễNG BỌC ÁO

6.3 Chế độ thuỷ lực trong đường hầm khụng ỏo

2

RM

LA

c) Tớnh dũng không áp

Tr ờng hợp: khi tích n ớc nó có thể cuốn theo các hạt bụi và vụn đá

Ph ơng pháp tính : nh cho kênh hở

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CÔNG KHÔNG BỌC ÁO

6.3 Chế độ thuỷ lực trong đường hầm không áo

w

CA

v

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CễNG KHễNG BỌC ÁO 6.4 Thiết kế theo ỏp lực bờn ngoài

Ph ơng pháp: theo phân loại khối đá của Terzaghi,

Bienawski (RMR) & Barton (Q)  chọn biện pháp gia cố

* u điểm: có thể điều chỉnh gia cố ngay tại hiện tr ờng

theo chất l ợng thực của khối đá

6.5 Thiết kế theo ỏp lực bờn trong

a) Theo tính chịu n ớc của đá

Các loại đá kém chịu n ớc (dễ tan, dễ xói mòn, tr ơng nở )  gia cố

- Bọc bê tông

- Phun vẩy

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CÔNG KHÔNG BỌC ÁO

6.5 Thiết kế theo áp lực bên trong

c) Ứng suất tự nhiên của đá

-Ứng suất tự nhiên của đá phải đủ lớn để chống đứt gãy

thuỷ lực (do áp lực nước từ trong hầm)

-Khi không thoả mãn thì phải thiết kế lớp lót để kiểm soát

tổn thất nước

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CễNG KHễNG BỌC ÁO 6.5 Thiết kế theo ỏp lực bờn trong

* Ki m tra theo Tiêu chuẩn thiết kế Na Uy : ểm tra theo “Tiêu chuẩn thiết kế Na Uy”: “Tiêu chuẩn thiết kế Na Uy”: ”:





rhcos > Hw

 r Lcos > Hw

- L: Kh ang cách ngắn nhất từ ỏang cách ngắn nhất từ

mặt đất tới điểm tính toán (m),

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CÔNG KHÔNG BỌC ÁO 6.5 Thiết kế theo áp lực bên trong

* Ki m tra theo Don Deere ểm tra theo “Tiªu chuÈn thiÕt kÕ Na Uy”:

h >  H ,  : h s ệ số ố

- Hầm có áo bê tông cốt thép:  = 0,8

- Hầm có áo bê tông không cốt thép:  = 1,3

Nhận xét : yêu cầu độ chôn sâu cao hơn so với PP Na uy

6 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HẦM THUỶ CÔNG KHÔNG BỌC ÁO

W

: diện tích bề mặt không bọc phía thượng lưu hố

Nếu có vật thải rời tồn tại: cần tăng W hố