30.1 FJELLSPRENGNINGSTEKNIKK,'OAÁ BERGMIIGNIKK/GEOTEKNIKK I JVV KLASSIFIKASJON TUNNELER. NYE ERFARINGER AV BERGMASSER MED Q.METODEN MED HENSYN TIL STABILITET I CLASS I FICATION STAB I LITY. NE T EXPERIENCES OF ROCK MASSS hitth WITH THE Q-SYSTEM RESPECT TO TUNNEL Cand. real Eystein Grimstad * Dr. Nick Bartn * Dr.ing. Reidar Lien * Sivilingeniør Jhnny Lunde * Cand. real Fredrik Løset * *Nrges Getekniske fnstitutt, Osl SAM 4ENDRAG Q-systemet ble første gang presentert í 1974. Q-systemet er utarbeidet på empirisk grunnlag med bakgrunn i data fra 212 gdt beskrevne berganlegg. Av disse har Cecil beskrevet 90 anj.egg. Systemet deles i en bergmassebeskrivelse g en tilhørende sikringsbeskrivelse fr de ulike bergkvaliteter. Etter at Q-systemet har vært i bruk ver stre deler av verden i 12 år med en stadig utvikling av drivemetder g sikringsteknlgi kan tiden være inne fr revisjn av Q-metden. Artikkelen diskuterer mulige frbedringer av bergmassebeskrivelsen ved å se på bl.a. rienter.'ing g brêdde av bruddstrukturer, TBM-drevne tunneler m.m. Frenkling av sikringsbeskrivelsen, samt en ppdatering av denne med hensyn til nyere teknlgi g til de beste øknmiske løsningene er under arbeide. Sær1ig bruk av fiberarmert sprøytebetng har gitt grunnlag fr endring av sikringsbeskrivelsen. SUI.{MARY The Q-system was intrduced fr the first time in 1974. The Q-system is an empirical methd based n 212 tunnel case recrds, f which Cecil has described 90 cases. the system is divided int a rck mass descriptin and a tunnel supprè descriptin fr the respective rck mass gualities. After 12 years use in many cuntries invlving ner{ tunnel driving- and supprt-techniques' the Q-system may nw need updating. The paper discusses the pssibility tr sme imprvements in the rck mass classificatin. The rientatin and the width f fracture znes, TBttt-driven tunnels ete. are discussed. Wrk is ging n t simplify the rck supprt descriptin tables, and update them with respect t new technlgy and the mst ecnmical slutins. Especially the use f steelfibre reinfrced shtcrete is nw intrduced in the Q-system.
FORORD Klassifikasjn av bergmasser med hensyn ti1 stabilitet fr bestemmelse av sikring i tunneler g bergrm har vært utført etter mange ulike systemer. Q-systemet ble føtsee gang presentert L 1974' [1]' 321' O- syslemet er basert på analyse av.212 gdt dkumenterte bêrgan1agg valgt ut fra ca. 500 beskrevne anlegg. 90 av disse anleggene er beskrevet av Cecif (1970) [3]'Det ble ut fra dette materialet funnet en krrelasjn mellm mengde g type permanent sikring g bergmassekvaliteten. Etter meget prøving g feiling km en,fram til Q-systemet. Q-systemet 'hã; ãláen'197 tå[,t utbredelse ver stre deler av verden. Erfaringer fra tunneldrift i varierende gelgiske frmasjner g nye drivemetder gg sikringsteknlgier har út.rikfeé sèg siden 1974. Tiden er således inne fr en Ppdatering av Q-systemet, spesielt med hensyn til s ikringsbeskr ivelser. En del brukere av Q-systemet har i årenes løp gitt en del tilbakemeldinger m hvrdan de mener systemet kan frbedres. ó"[t" har gité verdifutle bidrag til den interne diskusjnen på NGI mkring mu1íge endringer i systemet' Enkelte mener at systemet er fr kmplisert g detaljrikt' Andre hevder at et slikt enpirisk system vil knservere alle iãligere vaner.9 uvaner (f.eks verdimensjnering) innen tunnelsikring. llange brukere mener systemet kunne Èatt mer nànrvn ti1 túnneleñs eller bergrmmets rientering i frhld tit êtrukturer i bergmassen. Ellers er det gitt mange frslag til endringer av ulike dêtaljer i Q-systernet. I Nrge har det til nå vært små eller ingen krav til dkumentasjá av de vurderinge-ç sm gjøres innen-ingeniørgelgi. mãn-etterhvert s* vi-får préiekter utenlands g utviklingen går mt mer bruk av kvalitetssikring i úif -anleggsbransjen' ó-systemet være et nyttig redskap fr den nødvendige akumen-tasjn av bergmassenes stabilitet fr vurdering av s ikringsmfanget. Q-SYSTEMET O-verdien gir en numerisk beskrivelse av en bergmasse med ñ"n.yn til de stabilitetsfrhld sm kan ventes i en tunnel etlei et bergrm. Q-verdien.kan bestemmes ved gej.gisk kartlegging. Se fig. 5. Q-verdien bestemmes på grunnlag av 6 frskjellige parametere.
30.3 ^ RQD Jr Jw v f.- (1) na ffi - De tre faktrene gir tallverdier fr ulike egenskaper sm: Blkk-størrelse # n Skjærfasthet + a Aktiv spennins gh De 6 parametrene sm inngår i frmelen (1) er: RQD = Oppsprekningstall 10 100) 0,5 20) 0,5 4) 0,7 5 20) 0,05 1) 0,5 20l' SRF = Bergspenningsfaktr Q-verdien kan variere f ra 0'00'l til 1000 med 1000 sm den beste kvalitet. Den stre variasjnsbredden er resultal av den õiaxtiske utregningsfrmelen g gir ikke ne tallmessig uttrykk fr nøyaktighet. Q-skalaen er del-t inn i 9 bergklasser, (se fig. 1) slik at õ-"ãiai"n innen en g samme klasse kan variere med inntil en t ierfaktr. Tallverdiene til de 6 parametrene i Q-frmelen bestemmes etter tabell 1 sm gir Èallverdier til de gelg-i-ske g nãiãtial-tekniske béskrivelsene i en bergmasse. Under kartleggingen bøt en ha disse tabellene med seg..det vil fàre óí 1ángt her å 9i en detaljert brukerbeskrivelse fr de ulike parãmetrene. Ved siden av de tidlige publikasjnene ll -õg.2t er det utgitt en frkrtet nrsk utgave [4], sm gir gd bakgrunn fr praktisk bruk av Q-systemet' Når Q-verdien er bestemt, må en finne fram til de sikringsmengàer g typer sm erfaringsmessig samsvarer ned denne 0- u"rãien. sammänfrengen mellm Q-verdi g sikringskatekri 9år fram av fig. 1, hvõr ekvivalent dimensjnt D"=-er beskrevet sammen med Q-verdien. Dette er gjrt fr å sãmle alt i ett diagram. Ellers måtte det utarbeides et diagram fr hvert bruksmråde. D er definert sm frhldet mellm bergrmmets dimensjn (Epennvidde, høyde) g bergrmmets bruksmråde, ESR (excavatin supprt raèi).
JU * ESR er gitt utike tallverdier sm avtar med krav ti1 økende sikkerhet i bergrmmet. F.eks. êe ESR = 1r6 i permanente gruvermr vanntunneler' tverrsl.g, Pilttunneler etc' g ESR = 1r0 i stasjnshaller'. sterkt trafikkerte :E:: é jernbanetunneler, t'ilfluktsrm på grunnlag av de analyserte referanse-anleggene er diagram- *ãt-i fig.-1 delt inn i 38 mindre felter sm hver representerer en sikringskategri. De ulike sikringskategriene er nærmere beskrevet i tabell 2. Disse tabellene gir en meget detaljert beskrivelse av de sikringstyper g -mengder-sm er brukt under de ulike ãi"uif íte-tëtrf óf a på- de 212 ref eranseanleggene. PRAKTISKE ERFARINGER TILSIER AT NOEN ENDRINGER ER NøDVENDIG. vi skal i det følgende gjennmgå nen av de viktigeste frslag ti1 justeringer i O-systemet ' Q-systemet er enkelt å bruke jn-. Hek & Brwn ( 1980 ) side 29, t9t' et er fr mfattende g aktisert bruken av Q-sYstemet aktrer i Q-frmelen (1) blir eringer sm ellers lett blir 99.
30.5 l l!? Fl Gl rl? f' n 'l *lp lt/r ; +.x =l.+ ; é lg t Y l, vt aâ -t: G, ó rç IF t- (t) rt E i I rlç ', cr 3 ir t rgx T {3r t{vl '3001^NN3ds' 3 N0lsN3 {t0 rff'ìv^l^x3 Fig. 1. Sikringskategrier g bergmassekvalitet, med, innplttede referanseanlegg.
30.6 l- El Cnr t E C5!il lxpl - t.7fé... 0-2l. E...-.2! - 50 c. ru...!ô - ts D. d...-...-. t3-90 t. b J-t...,.-.. 90 - l0o br (1 h r æo L r. E!d qrnryd ú - ( ætdf 4 10, Ol. ld I t Ð ct l0 l c d Þ t úe Q f! {rc õ (f). (fi F af l 3, t... tæ,9!'9o,.é. 6 JI À. tda.é d lè tclnq 0.5 - t.0. b t læ *...-...-.-... I c. - jcl Ê É Ès a ù..,...-..-.. : D. Þ þþ3 Ê...-..-. a & tr þþ! s9lð rú...-. a t. È- t6 Ê -...-...-...-.. 9 6. È- þtæ É Dlú! û.-... 12 l.èqñtèt r-g,lé' b-tlt,cr,4d,'r g. @b'.8.... 15 ù. Èrd td,-ltàil....,.-...'. 20 ÞG. (!l E! ErEC1d q (!.0 Ja) þør (!1l r FEq. u. (2.0 J. JOln di G'a rmá t.) Èl Ell qø.td, (r) bl El øæ bfñ (Js) l0 Ê rb@. DIEÈI@,1!r...--...-...,-.. a. hê ù tã.9 E,u!du.G.r t...-... 3 c.seclì'uú l'.é q...-.2 O. 3!r.t61d.d u É I Glnt... -... f.5, bé r te.{qis.ple...,.-.-... I.5 t. brà.pld -...' 1.0 G. Jt.ldldd'D d... -... -... 0.5 þè: {! hé8lgé6 r.t. E al sla '.d búndl r æ 1. tdès..,b l u.a ùc daf. (.), Éê tll øtut Ylø død'!. tã 6q1tLt{ ct Y.fEr I. l ld.iq gh Þ FñB G {lt cø*ß... 1.0 J. t út,gsat.tly d dhd.ð Ertét.nq gh E FñG sd l æng æ..-...-.. I.0 Èrr t!!) lrlc 1.0 tl!h. s.p ct' rl l tlþ r.idtn3, ôt rg la 9r..Èr tlù l. (!u) J! {.5 Ð I u.d tt ÞI.t ttlci.n.tdd þflu rtrna llð.cl.9 dldd h llc aclcña ca rtañqtaó lr ldú ararigch ''ry (.1 ia* E øøê (J ) À. ãêß t h-i.d,m d,ñætt.f t 9.r+.il.bl. ll I! l9 1... qssb q.fldú,... 0.75. h.lrrd Jl! -Ila, qlé..c -q ly...-... I.0 C. Sfr1Èrrly.Ibrd Juc siir. þ<tt.ntût dðral cdc$gr, s Éy P.Éc!.r,cI.Farñ ólrsa.g.ed Êl.!c....- 2-0. stltf,r rúy<l Y cqc1 lga' li cl y lræéd (rcñ-æft.) 1.0 t. Stld rg r tê frlcèln cl.y urr l dtrn{., l.a. sllntßa d úça. chlôrlra,ulc, gtt Ð,ír.9Ùttb ^ æ 6tc.,.rË qì.núèl. a Él'Ihg cl.y. -fi..' a.0 lè) tuct ü úwt b.îfl t0.ñad - t. grìdy p.!ucl..,ci.ftræ dtt Àc.qs.Èd ræ.èc'...-... 4.0 6. Sñrl9 Iy d.r..@lld.t.d d-æl!.ñ!nl clay úôar I lllll ta (cnctnql'he <5 ùrch.. l...-... 6.0 - E. H!ú r ld ûrenþlld-.sd,ælt.ñrn9,ci.y ún.! l tt:i!er. (cqt1ñ8. bt <t- stdn.. )..-...-... S.0 J. reli!ñ4 <l.y!1ll14., 1... Þ6Ðrtllil q.,ncln$sar Þt <5- ù cln...l v. u. ( J l.f.é. ù Frc.nt l r.iitæ clafaà a ÞaR cl.a ' tìd e..! {È.r.cc....8 - ll cr t ti úil øwt hø cttúd r,l, b.. brìd. f dltrnt- Ë. Tt.Ed r cs.hd lc d : Yltn G,H,J lr C.xr Ptrn l:ray æd lrô) i. h hé. l tllèyr..éy-cl.y,.gil cl.y lr..c n læñ-t!tañrng).. rt lrc,ænc ^Ðu. ln.t i. d. f.l.y lt.. C,!,J l! C.rc )<r6 l ltj l"fé. q lat. t'4t'rt Drt @.t!6i d a ry trtl-, 1... < 5l/ ú. t81lt...--... I.0 <l dl,ú 1 tlã 6 F.æ., æge 6-d l,clj È tlltl t.....a t - 2-s. rt Lttl- t À1ê Fe N lr ÐF63 la l rfè úfttl.d þr s... 0.S 2.5- '0 lag. lltld d hl4r 9ñts æn,ðld.tab,[ qa t,b?!ul1 t,... 0.J 2.!-10 E Dc d lt ll,s l lld d -c 9úó6 ar b cra.& ryla r1rà! r... 0.2{.1 >10. ÈryGad ft b +! Ád 4-4 F.. E. Ðß_ t4lq rlt r! úllþ ûldãt... 0. 4.0t >10 (t tæær C E t e 4da dcl 6. Jr r! d l {. sõ 6 bsl d. letú (ft) sd.cl f iúùf- E! cé.! ard..a d!t tð tilt16 ñ a. 5æ3 ær l teltl (. féþr... w imtùq @ìja,gh, el w 1æí5a lãl4.da àñl i. ætd- lstt þtladl. 4@ l n. - ^. ÐÈ ø é! í l cl t d il4 Iy l.l c.f td!d' r t )Ð Frñú lt Ë (.!t Cæù) --...-. I0. lt 9l. Ñ lda øt_ 1 i-q c y ú ùtc Ut dl rtqs.c.a æ.t(d.9{à t @tl6 l ròt...-... 3 t1 4a s!.f æ cscú ${ c t r ù 4llt t.!c.e! td!ë ld.?ch cl Gdtb t 5Ò )... 2-t D., È19.. sa Ð t! c+tú3 FÉl (. Ftr-), il r.d,lq l l (.!t d.9t l... t.5 3.qlaalÊtrEcqabl rd (cl F(ri! (ó.prù f.g.iúcn f 5ft I... 5.0 t. llñ9l. ùù ã. b cq.6l!æ (cl Far-l (d.?a l t.gts s6 > 50. ).,...'...-..--. -5 c. bf cfa JlÂs.b-rtLy juld r'r 9d 6.Þ.'.E. ( riy ô496)...-... 5.0 þr.r (t) Lduñ M talsa l s tt 25-50! ll CL nlfút ù.4 ÉÚa 6 y l lllm E t & æe btr!êt lìa.s.t.dú. (ii) ircr..r. Èh.s. rr:jêt l Srf bt:! -100r tiar a 12 4iGg!;ti? laal:rci tlr atc - v.èlâñ ac.n {naayrr.ði. i91., lbt Ctp.ãc Fct. wt.ã.. PþbLJr ctlt (il} É. lâ.h.a, ú rt6 > 0O >lj 2.5 J. Ldt5.q...,..., 0(Þ10 ì.1{.5ó l-0 x. llgh rr..a,frt ugàt tðcr. lutslly a v_ Ntl. @.trt EY, ry i u! wù!.! sll.srtllyl... ô'5 0.66-.J3 O.S-2 L. triió Ê NT' (È. v. d)...,... 5-:.5 0.1 -.16 5-I0 t. t rt ræ E.t {I rrw eil... <2.5 <0.t6 10-20 þr.r llll Þr!ærTlY ulþ@þrc vltgln trr.!t.ld {1! uu rd) s.ñ 5f 0,/r f l0' r.duc. q..nd r þ O.e..rø ô.eía. h.ñ ll > L,ród q-.ré - b 0.6dc.d 0.&r, *.n :0c. uæñllnd cqraras rèalrgù, d.. Ðúlla rr.4$ (P ôt tdl,.nd I d l.1. q. )l d úþr Pts P.l túa.t.a. t. - (!!f ) FÈ cu r.gd..vrllel. s.r. ó.9ù t ctð hl $rlæa l l..a ss lþan Yrdù. sl fltc il!rcrsx t!- -5 l 5 ft sch ca-a irð Hl. fcj Squ. r g æk:plqtic 17* f t"c4ç.ctnt wk wit Ø rrfluß f \1gh æk?ñ..ú {st illd si.rn.æ Fr.. u.... 5 - I0 ö..ry sd lq m tr...u........i0-20 td) i{ l!r9 Êi.'.àriæ uilrng ærruily itcttdtrr{ pñ.æ l' sè.t ^ P. Étld.ñ111ô9 G Pr.t urr,.i...,... 5 - t0. H. ry tfllr^g G pr.rru!... -........ t0 - t3 Tabell 1. Angivelse av bestemmelse tallverdier av Q-verdien. fr parametere til
30.7 - &4èøtL løæt úqpæa @- NID - S?An lype î t+pn l,u. 1fl js.a s t. 2.,. a " i;i - rb(cr4l -.b lurt) -.b(urt) -.hlsr^l e ru39 luèôì 2 q-l r r :i3 - llê91 l-j. '' Ï; l(ucgl -J t(ccg) 1,.5-2 r tl - (t{) 1.5-2. aj l(t9) 2-l r < 0 (t9) 1.5-2. -lll,0 À1.5.b(uÈg ) I rr l <1.5 (utg) I.5-2 r <10 r.5 (ut{) 1.5-2 <10 <I.5 - (urt) 1.5-2 I +S 2-l llu - at) I lgg,.>,.c-l I <10 - r5 (r9l!.5-2 t, r + {E) 5-IO a <15!(utt) 1.9-2 r l,ltl lr l6' ltæ ÉÈa > 5 l(tl, l.t2 l,v,y æl ft! r(!9) t.5-2 t.y,y: >10!à(EÈ9) I l?,33', - - D(sÈet l-r.5 <10 - Ì6 r (scq) -l-5.l -l -.tô - a6. tr-l- I >5 - à,0. (t4t -1.5,t.c r >5 - <10 r (t{} 1-1.5 r rcl 18 SS - l 0 r lèr) l-1.5 r, tt +t l-t a f5 - <10. D(sGr) l-l.s I +s 2-l - 20 lt{) l-2!.r,n 19 +a(e) t(þ,5 a <20 r D(tgt l-1.5 r t,! arær Llô.v- - lj5 r lte9l l-z a,y,vi li.s(el 20-25 æt < 5 t(tg -2 r,,lv IfI.a Ér rè2 ã 4. È./ - ttutt,.4. rt 2-3 <t2.5 f.7r 2,Þ90 - >ô-t3 - rrùr-ìtr t,> s,r >I. - (DtuE) r <æ ' 22 f 0 t!.9 a 2.97.3 q <30 1L.0 - rtst4)- t r +a(e).5-5 a ì (gel I r St ppt CñüEiffiL factrt cat.- ND r I S?Ail?vgÍ'Þf dðøtr lly? atuttef âd >I0 >0.5 - r{urg) l. I q r cl 23 5I0 >0.5 - (urgl I Ê I.s(E) 5 d - f.5 -!(Ès)1. t +S{ù! 5 6 B(Eg) l,! 26 ;:iëi i-l'' - il,, vr,ã, r<2q-qó I2 8rr9) IÈ,IX.S(El t.5-10 <I2!{uEg) I l. X 27.Slül 5-7.5 q >I2 CE 2(H0 YIII,X, +l(t ) I r x <I2! SIE) 10-20 ã vl t,x, atltâl I. ll >5 >U.Z) - tucg) r.s 2-l 29' f5 >.25 - t(ußg) r +s(e) 5 q - 0.25 (t4) I +S(E) 5 às (t{)lr Dl.: : : iiji'i::-fi,,,*, xlúì 3-?-3 d XI >. (tg)ir l:t rô(e)!12.5q i,à.s s(e)?.5-25 rr <L.5 CEr È10 - l 3,ÍÌ:1,il'. a vrr.r, tl J2 12(Þ (ts) I r I, r,.s{e) aé0 a lx S.. æú (El 2-l l! - ccr(tr) aù,2q r,vttl +!(t t), r I,x 2 l(tgl r. x 3!' <2 fåi'i;ã-l- - sleì t-5-ls ã 811-I È 40.25 - (t{}i u.3(e) tt.3 a - <2-25 t (E)?.5-15 q rx l' - <0.ã - s(e) 15-25!r CEÀ(.r 2É0 - lãi,1 +t(rd) I ói>r tlg) Ir r.r!3 ri. åìll,lëlh "',,.,. tir:' rll XI <rs. i?ljt'rt.','trrt' rrte) 20-75 a <15 CCÀtElaO- 50 VI I.x.. lt6l I ll.i1:..- Jv a lll4t, -1,) t L.vtvL L. it (El,5-0 FE. - <3O r l(ql l-1.9. t, 1.n, lll álel lô-l! a Àl c þrr Étl rd cl rt+dæ. E ltlclgt C.x séñlr r.l rbli lc r.il.ài. útlrc 4 l æat!q! 1r-3ð. tn Èt. cf afrt Þ b. qtd 1! at ttll E! ulll F d 6 tà. b 'rtl l þdérî. Þùr j:t bfrglni.ú ÈÞrth È.rlqâi rt t@ ti...d lq ry4æ2. h4<rrr br.é r tt t. ul3 1 lå. Ð. tc r14i' qdlrc.t Ð f ttþss,.tfct lt ffi tà. ü4 t.16 lllglr! t >23 r. t!ð sx resar aþ a dlltcca l. 4c.trló Þ 8. I, : '- - :lïi ;ffi = ä,,.*, +rlr'ì O-g-I-(L XI - Ih Cglll Iq)-Jæã Ir 16 h cct(erlæ-lð Yut't, 3i ÞE l bu ø Srypfi ìebr..:.þ - tþb blèlq I - r!ðtll c blèl { <r LllT'tlì,' t'*t <ti 3(r)?G-2 Ð vtt,x, +r(el Ì r llt.e (ett,. EElt d, gtwtd Itt). Èr ad. (.Ð.ñ fq ùu q,f. la +Eæ rccl r F, gsqcd tg.t-c.ùt4.d l rry Ff q!.ttt trl Imt 5 þs. I ) - rlþgq le) - Eh s.t leçd c - cà.l! ltnl I.h CCA - Ð! æne Edì lr?t..è-l?.1ñ16"ë. Tabell 2. Sikringsbeskrivelse.
30.8 Merknader til sikringstabellene I. ved sèerk avskalling elle: Sergsla; l-'rakes er,jefrankrsce blèer med frs:6rreie barepiã."= me<i avscand ca. 1 m, fce frs'- rket mec neet e!ler sprø1'tebêln' Perìåncnt sikr::rg tted blèer, bårrd g ne::.eìier s-drø:/tebeiáng g bleer når sgrakakèii/i:eþ-en hãr siansâ!. II, Flere bltelengder er fte brukt i sar:rne anìegg' 3. 5 g 7 m. tfl. Flere bltelen-der er fte brukt i sarme anle99' 2,3094m. IV. Tens nsankere er fte brukt til I supplere bqìtesikrìngen. Vanlig avstand 2' [ ' V. Fìere blteler-jer er fte brukt i sanrne anle99' 6, I g lc m. VI. Tensjnsankere er fte brukt tìl â suplere Sitesikrìngen. Vanl i9 avstðnd 4-6 m' VIL Flere av de eìdre kraftstainesfallele i denne katerien ltar systênatisk elìer t'ilfeld'iq blting 9 ñ. àe. r e iånd g nett g et stnt betnqhveìv (25-40 cm) sdn Peñlanent sikring' VIII. lilfelìer nied sveì1in9' f'eks' mnmrillnitt- "'^' i;i;; ià. iìrg'ng på'úann ' I!jlf:l.lÎî.T:d iie'i ìuerting er det ìaget rm ìrì svel llnq iàil*- ".g i sìkringsknstruksinen' 5e ïi';;-õi;. (rrz ' 'crenasietiltak er brukt der det er mulig' lx. liìfel ler uten svelleleire el ìer :ytebe19. X. Tilfel ier med iyteberg. Kraftjg' stiv sikring er vanligvis Drukt sm perfianent sìkrin9' ll. I tiìfeiler med yting eller svelling vì1 det etter írfatterens erfaringer kreves bìting lpig sikring- Systeriìatisk blting (tensjnsbl iãr) kan Ún kes i tiì legg etter at utstpningen er frerjtt. Denne bltingen kån bli Iite effektiv i tilfeller med ìeire el ler RQD/J" <ì,5' g i slike:ilfeller 5sr bltene stú e'i inn. En cilstrekkelig lenge av franrrede blter kan gså ppnàs ved innstpìng av plyesterblter med rask hernìng. Aìvrlige tiìfeìler av svelì in9. g/ elìer :ytebers kan ndvendiggjre en utstpning på stuff. e'ller óet kan brukes et skild sm frelpìg sikring. Frelpig sikring av selve stuffene kan v re nóvendig i slike tiìfeìler. XIL FT å ppnå tilstrekkelig sìkkerhet viì paììdrift fte v re ndvendig ved utsprengning 9 sìkring av hvelv. K tegrìene 16, 20'?4,?8, 3?, 35. (Bare ved SPirr vfûûe/esr >ì5 rn)- XIII. Palìdrlft er vanligvis ndvendig ved utsprengninq 9 s i kri ng av hvel v, ve99er g sål e i tì ì feì l er mãd sterk tytìn9. Kategri 38. (8are ved SPENNI:JDE/tSR > l0 m). Retnrngsavheng ighet sm nevnt i frrdet mener mange brukere at Q-systemet ikke tar tilstrekkelig hensyn til diskntinuitetenes rientering i frhld til bergrmmet eller tunnelen t5t. Q-verdien i sel-ve bergmassen er i utgflgspunktet den samme uansett m det dri- ;;;'üi-ãt- é.gi"*-ëitét'ikke. Men manse har erfart at sikringsmengaá g -type 5."n variere med rienteringen tii et sprekkesett effãí en'èvakhetssne. Q-systemet ivaretar ne av dette ved at en skal tallsette parametrene til det sprekkesett?* har størst innflytê1se på stabiliteten' Erfaringer trlsier likevel at vi bør ta ne mer hensyn til de mesr ugusri;; i"ininggr sm f.eks. sreile langs9ående strukturer ri'ã ãppnå iiltigere sikringsnivå i de spesieile tilfellene. I likhet med z.t. Bieniawski 's Rl"lR-system [6] kan ' vi dele strukt.urenes strøt g fall inn i grupper av frdelaktige 09 ufrdelaktige retninger. Det falier-ñaturliq å legge disse ;;."=k;p.n*inn i tarlverdiene fr srf, srik at denne verdien brir større ved ugun;tig rientering. Det gjenstår å
30.9 prøve ut en stik justering, men en frdbling av Spr i de ugunstigste tilfetlene er antydet. (Se ftnte ii under SRF (a)i tabell l.) Berg t rykksprblemer Erfaringer fra nyere berganlegg i mråder med høye spenninger i massive g harde bergarter t.ilsier at Q-verdien blir altfr høy i frhld-ti1 de sikringsmengder sm anvendes mt avskalling. Dette er i str grad ivaretatt i merknad I i sikringstabellen. (Tabel1 2). I flere tilfeller har vi fått sterk avskalling g bergslag selv med Q-verdi ver 40 (sikringskategri 9!iI 12l'. Fr-å ivareta dette kan vi enten tilføye merknad I gså i sikringskategri 9 ti I 12, e.ller øke tallverdien til SRF når frhldet mellm trykkfastheten c 09 største hvedspenning 1r(ç 61 er liten. vi vil da redusere Q-verdien, slik at vi beveger ss inn i sikringsklasser sm passer bedre til de aktuelle sikringstilt.ak. (Se tabel1 1,6 SRF (b) bergtrykkprblemer ). Bredde på svakhetssner En svakhetssnes egenskaper gir utslag i alle 6 parametere i Q-frmelen. Ved praktisk bruk kan det reises spørsmåi m hvr bred en sne må være fr at den skal gis egen Q-verdi. Snens bredde vil gså i str grad avgiøre hva slags sikring sm kreves. vi kan dele inn i tre tilfeller: a) Snen er fr smal til å gis egen Q-verdi selv m den influerer sterkt på bergmassen mkring (t < 10 cm) b) Snen er ikke bredere enn at den kan frankres til sidefjellet(t<1m) c) Snen er så bred at den må sikres spesielt fr å hindre sammenrudd (t > 1m) Det er innlysende at i tilfelle c) må snen ha sin egen Q-verdi, sm ivaretar sikringsbehvet etter snens kvalitet. Det er tike innlysende at Q-verdien i selve snen i tilfelle a) ikke kan brukes til valg av sikring. Etter at nk data er samlet inn kan det bti aktuelt å sette pp grenseverdien fr snebredder med gièt mregningsfaktr fr Q-verdien. Dette vil imidlertid bii kmptisert da tunnelens dimensjn' snens karakter g rientering gså spiller en viktig rlle fr hvr grensene må gå. Freløpig kan en antyde at grensen fr å gi f.eks. en leirsne egen Q-verdi uten å ta hensyn t,il rientering g tykkelse nå ligge rundt 1 m i snebredde fr de f leste t,unneltverrsnièt. Det er kmmet et frslag på å ta ut Jr., t5l. Men både praktiske erfaringer med uèvaskin! ãv sprekkemateriãle' svelling,
30. 10 pretrykk, strømkrefter m.m. t g teretiske betraktninger tisier at Jrn må behldes. Svake/defrmerbare bergarter Disse skiller seg ut fra det generelle begrepet 'dårlig bergmasse. ved ué de ikke nødúendigvis er preget av. fliasjn eller pp"pr"ëklng, men at ÁeIve míneralene, éller bindingen mellm ãis"e er svak. Slike bergarter-er sjel-dne i Nrge g öëãñãi'nã"ia, Oõrtsàtt tra panmaéx, Skåne é Nrdsiøen. Derfr er beskrivelsen av slike bergarter Iite representert i Q-systemet' Sel,v m ppsprekking 09 sxji,iiã"tñèt på'sprekker ikke er sær1ig utslagsgivenãe. i svake bergarter, vif de. svake bergart;;;-ëunn" intóianãs i Q-systemet-gjennrn betraktninger av nãigarrens skjærfaslhe! (J;/J?) prøsitet + vann (Jw) g spenningsfrhtd énp tgl. Fr åt Ëåsi.tivelsen skal bii realistisk' må ãet innhentes flere data fra anlegg i svake bergarter g svakhetssner. FrYsing tining I tunneler med vannlekkasjer, hvr gså frstinntrengning finner st.ed, *a langtidsséabiliteten vurderes spesielt med hen- ;ñ"iit-muilg'rr-ðtãñ Ér neaiãrr sm føise av frstsprensning' Eller frstinnii."gning må hindres ved hjerp av islasjn eller prter i tunnelen. Erfaringer fra fullprfilbret tunnel r den 7 16 km lange Svartistunnelen i Nrdland ble det drevet 4,6 km med fultpifil-brnaskin. Den delen av tunnelen sm bí; Ëräi-9å;-i-õii**"t9neis/grimmerskifer med mindre fag av marmr g metasaãdstein. Det ble bret med en diameter på älii-ãg Éia"r, srrsser ur ril en bredde på vel 7 m. Den ful-lprfilbrede strekningen ble kartlagt etter Q- metden, g en sikringsplan bl-e utfrmet. Tilsvarende PrseãVt" ble gienn*førl etter utstrssing'
30.11 TBl4-drevet Sprøytebetng 1 675m2 (dels n/fíber) Etter "tt"" ing 2750 *t _. Tabe1l 3. Sikringsprgnse før g etter strssing ver 4r6 km i Svartistunnelen' stabiliteten er generelt gd i svartistunnelen. Nen få vskalling i veggen P.9.a' v fresfått sikring. Tabell 3 mens behvet fr blting g øige av sprengningens inn- _ av skifrighetsplan). DeÈ er te bergmassene sm endrer mest kàrakter ved sprengning. Disse endrede stabilitetsfrhldene blefangetppvedkartleggingetterq-metden. Fr eksempel ble et parti med Q-verdt f.øt strss lik O= 100 T +.å=30 60 3 1 endret til Q = J n 'T'5- etter strssing. Dette gir henhldsvis sikringskategri 13 med spredt niéing g 1i sm anbefaler systematisk blting' sprengningen synes særlig _å påvirke faktren RQD/Jn, sm er rã.=iíig á bes-temme i en-fullprf ilbret tunnel' r den grad en kan se ppsprekkingen i en fullprfilbret tunnel' ser det ut til at ãen bsérverèe Q-verdi gir et riktig bilde av "t"uiritetsfrhldene gså i en fullprfilbret tunnel' Frenkling av sikringstabellene all variasjnsmulighter fr trer sm frhldet RQD/J ' g diverse frhld gitt i Det praktiske sikringsarbeidet er sm regel langt mer ensartet g grvt avstemt etter ber tãu"fieáe gir inntrykk av. Hvi mellm de ulike sikringstyper blteavstanden, tykkelsen På s tabellene uttrykkes frenklet
I IFd P. I I N) h{ r-j Ð F Hrt a P. xl-j P. ) tq ul p, P. 0r q F1 pr EI ;l l :l >l :l UI É.1 UI FI UI -l<l Êtl -{ l l >l 2l ul z.l -1 øl n Ōl ln -l^, E c t- z, J u Y t00 50 10 30 20 frr 5 l 2 50 f0 l0 20 (^ c N- aaaaa aaaa BERGHAssEKV^LITET ',+, r l+r, rsr Grense fr tta ved svelllng $ Sprcdt blting Grense m/u fiber/armering B Systcnatisk blting S + B når ROD/Jnf l0 S SPröYlebetng E SPröYtebetng lfiberl armert CCA Hv:lvrtöP
30.13 Fig. 2 er lageè på grunnlag av de eksisterende sikringstabeller (tabell 2). Dette diagrammet.kunne ha vært inndelt i iiãi" undèrgrupp"i'p grunnlag-av variasjner i blkkstørrelse (ReD/Jn), =Éirlf""thet- (J /JaJ g ekvivalent dimensjgn. tpe)' è"*t'dtverse merknader m geõtgiske frhld. Fr å behlde versikten er det her va19t å trekke grensen ved de prin- ;ipi;ii" Jitring"metder, sm a) spreãt blting, b) systematisk biting med bånã, c) systematisk blting + sgrgvleþetng (lavere õièn"ã ved små i*fstàrrelser), d) systematisk blting + ifiu..-)armert sprøytebetng-g e) støping av hvelv- (lavere ò;";; úãa pptreden av =uãíleíeiie. ved-små prfiler kan sså sprøyèebetng anvendes alene. Sikringstabellene beskriver i ekstreme tilfeller tykkelse på sprøytãbetngen på pptil 2OO cm g Þçlngþyelv-på gpptil ^Oó-är. Erfaiingèn tiisier at en i slike tilfeller bør stille spørsmå} m hvrfr disse tykketsene er blitt brukt, ;;-;;-d;i-iinñ"" mer praktiske 09 ãknmiske alternativ. Når en vet at beèng til hvelvstøp eksklusiv frskaling titer 1/4 1/5 av fiberarmert sprøytebetng Pr: m- b-ør en unngå de største Èykkelsene med sprøytebetng hvis slike tykéelser er nødve-ndig, g prblem-mrådet har en viss utstrekning. DATA FRA NYERE ANLEGG Det er samlet inn data med sammenstilling av Q-verdi g sikringsmfang fra mange tunnelanlegg-de Senere årene' Disse ã;ï";9-ëñ" =Èlíf"t seg -f.ra de pprinñétige referanseanleggene ved ãb stålfiberarmert sprøytebetng er blitt brukt i str úi"tiàr;i;g siden 1979-8õ. iansc høyere fasthet i betnsen de senere at tilsier gså at, vi kan ppnå samme sikkerhet ned mindre betngtykkelser enn føê. Tilsetningen av stålfiber (E-E-fiber 9 senere'dramix) sammen med siliká g en generell høyere fasthet i betngen enn tidliäãi" tur ftyi,tet grensene f-r de berg-massekvaliteter sm kan éíkr"" med sprøytebetng. SammenligneÈ ned net,tarmert sprøytebetn-g sðm ble biukt tidligãre når uarmert ikke hldt *ã1, gír den nye teknlgien bedre øknmi g langt større siffeínet fr irannnskapene sm nå slipper å pphlde seg under usikret hvelv med mntering av armeringsnett' Fr å íllustrere betydningen av stålfiber i sprøytebetngen med hensyn til betngens bæreevne vises til flg. l. Arealet unaer taêt- etrmasjónskurvene er et uttrykk fr bruddenergien i uarmert g staffiberarmert betng. 1 v+! Dramixfiber i betngen øker bruddenergien 1 I ganger i frhtd til uarmert betng. f7t.
JV- l.' CTRCULAR SLAB WITH FIXED PERIPHTRY SAMPLE 22 UNREINFORCED 80 70 Lad applicatin; Sleetptaie fr lad dislribulin betveen jackhead and stab d=100mm t:3mm,u - 60 50 f+0 30 70 10 0 30 OEFLECTI0N, 6 (mm) z Iù 80 70 60 CIRCULAR SLAB WITH FIXED PERIPHERY SAMPLE 3, 1 VOL.7. ORAMIX ZC 3O'l0.50 '-J5!- d=200mm l=ómm --- d:to0mm t=3nm F-dÈ15 - Alt timits in mm Lad applicatin: ' Steettate fr tad distributin betvåen jackhead and stab J 10 50-30 20 10 0 0EFLECTION, 6 (mml Fig. 3. Last/defrmasjnskurver uten srålfiber. t7l. fr sprøytebetng med g
30.15 îl JG 'l', ; j-* 'l; J..I ét l, EJ c e J ÂJ gú : _q Â! -5 F L Ë= lt LL! Ê= 3E : :å :aevl ifs. ta J j E.þã.þ= =-L-5 té\g- =Ért^a= OxO Y vl vl -t: el G eê c ê ê e ê 6 ÂN us3 lut SrgH ll ü!?t Yl?ffi ^NNlds ê Fig. 4. Sikringstyperr g Q-verdi/D" fra nyere anlegg.
30. 16 Fig. 4 viser innplttede punkter i diagrammet Ds,/Q-verdi med kde fr Punktene er hentet fra mange ;;;ai ;-i "nu"ndt'sikringstype. føtgende anlegg,'i"u" (sl-asker), Skaret tunnel ( Buskerud ), címfjrdtuñáelen g Svartistunnelen (Nrdland ) ' Kvilldal g Hyien-(Ulla-Førre) g Hlmestrandtunnelen (Vestfld ). rensene mellm sikringstypene i bar verensstemmelse mellm Iegg sammenlignet med 1914. Sn det går fram av fig' ktene, slik at-frskjeilige bergkvalitet (Q-verd-i g De') t vátg av sikring fte er en rierer fra Persn til Persn' n på De = 11/9=9 ble igangsatt av uerfarne flk i et mråde hvr andre mente at middels tett blting ville hlde mål. Fig. 4 viser gså eksernpler på at tunneler er sikiet med bare bíter evt. med bånd g netè tunnelanlegg ble det i str tre vannlekkasjerr IIIêrls det Í samme bergkvalitet en hvelvstøpãr kan relateres til ngstyper i frhld til bergtãfaktren varierer sterkt fra å innenfr et g sanme anlegg' tunnelens eiler bergrmmets til stabiliteten. VIDERE ARBEID Fr å få et sikrere bilde av hvr de abslutte grensene 9år' er det viktig å samle fl-est mulig dkumentasjner på at underdimen- ;j;"å;ï;;'nãr-õîti ñããiari s ras i tunneler s bersrm' Det kan være aktuelt å utarbeide en mdifisert sikringstabell fr arbeidssikring. Selve Q-ver *ãñ"nt sikring, slir at en ved betraktninger m ståtid g def tr i ESR óm gir anbefalt arbe De betraktninger sm er gjrt i denne artikkelen vil bli grunãin-õ3ãnn*g Ét. Dette føre til mindre justeringer g Ppdateringer,. i"u"ll_ene "ir 1 g 2 sm danner grunnlaget fr den praktiske bruk av Q-sYstemet'
830 B1- rc/l) 10 cm ti vert 'a, a? ++ aa I I l\l lê l I r I gl l*l-'l:?lil i l: =l=l-l-l óll-l l x <r llm læ :1.å l? el là * (cty sampte L: t i. l + +' a lt a a aa tt" a af B 1,5(C/C S (mr) 15 crn I ROC K =lä x -l x els É,t NOTES : 810-830 Hevity jinted, prtly c rushed with tittt e c ly. 0rgintty Irge w,tertekge 810-817 Crushed zne with cty. 6 neiss OATE 25.1.80 t*ã:"tt? TUNNEL MAPPING SUPPORT LOCALITY: HYLEN, ULLA. FORRE SHTET NO 1 610 Fig. 5. Eksempel på tunnelkartlegging.
30.18 REFERANSER t1t 12t t3t t,4l 3sl 36 ß7t t8t 3et Bartnr N. Lien, R.r and Lunde, J. 1974: nengineering Classificatin f Rck Masses fr the Design f Tunnel SuPPrt." Rck mechaniscs' Springer Verlag, Wien. vl - 6/4- s 1 89-236. Bartn et al. NGI intern rapprt 54206 (19741. Cecil, O.S. 1970: "Crrelatin f rck blts-shtcrete supprt and rck guality parameters in Scancinavian tunnels. n Ph.D. Thesis, University f fllinis' Urbana, 414 s. Lien, R. g Løset, F. 1978: Q-met'den. Bruk av denne til beskrivelse av bergmasser g sm sikringstiltak i bergrm. NGI raprt ttr. 54001-3. Palmstrøm, A. ' A.B. Berdal A/5. Skriftlige kmmentarer, persnlig neddelelse. Bieniawski, z.t. 1973-74. Engineering classificatin f jinted rck masses. T!"-9iuil Engineer in Suth Africa, 1973, Des., s. 239-254. Skurdal, S., Opsahlr O.À., 1985: Dramix Shtcrete in Grund Supprt. Large scale testing. Rbcn Shtcrete SYstems. Bartn, N. 1976: Reeent experiences with the Q-system f tunnel supprt design. Sympsium n Explratin fr Rck Engineei-ing. Jhannesburg 1976. Prceedings, Vl. 1t pp. 107-117. Als publ. in: Nrwegian Getechnical rnstitute, sl. Publicaticn, 1 19' 1978- Hek,8., Brwn, E.T. 1980: "Undergrund ExcavaÈin in Rck. " The Institutin f ttlining and Metallurgy' Lndn.