Havárie tunelu Jablunkov z pohledu vlivu změn vlastností horninového prostředí

Transkript

1 Havárie tunelu Jablunkov z pohledu vlivu změn vlastností horninového prostředí Seminář tunelářské odpoledne Prof. Ing. Josef Aldorf DrSc., Ing. Lukáš Ďuriš VŠB-TUO, fakulta stavební

2 ÚVOD REKONSTRUKCE JEDNOKOLEJNÉHO TUNELU Z ROKU 1917 TUNEL BYL VYRAŽEN ANGLICKOU MODIFIKOVANOU METODOU OSTĚNÍ BYLO Z KAMENE Z MÍSTNÍHO LOMU VÝŠKA NADLOŽÍ OD 8 DO 24 m DÉLKA TUNELU JE 576 m ROZŠÍŘENÍ STARÉHO TUNELU NA DVOUKOLEJNÝ TUNEL PLOCHA VÝRUBU JE 91m 2 RAŽBA DLE ZÁSAD NRTM

3 III. ŽELEZNIČNÍ KORIDOR

4 (1917) (Tunel Kalchberg 1870) NÁVRH REKONSTRUKCE TUNELU JABLUNKOV

5 V roce1939 byla v obou tunelech odpálena nálož, což způsobilo zával s prolomením nadloží (dosahuje až 24 m) a propad státní silnice, vedené nad tunelem. Tato destrukce byla již v roce 1940 opravena zásypem kráteru v nadloží a opravením ostění. V pozdějších letech došlo také k přestavbě některých tunelových pasů poslední rekonstrukce v roce 1999 (u některých byla dodatečně zřízena spodní klenba).

6 Dále byly prováděny injektáže ostění (i za rub ostění), odvodňovací vrty a rovněž nové vyspárování zdiva. Mezi některými pasy byly zřízeny svodnice pro odvodnění líce ostění. V roce 1971 byl v tunelu zřízen železniční svršek ze zabetonovaných pražců. Ten se však neosvědčil, a proto byl v roce 1987 nahrazen klasickou konstrukcí z dřevěných pražců ve štěrkovém loži. Problémem však zůstával průjezdný profil tunelů, který byl pro provoz s elektrickou trakcí nevyhovující (traťová rychlost v daném úseku 80 km/hod.). Nutno rovněž dodat, že okolní masiv přestrojovaného tubusu je původní historickou ražbou, kdy při inženýrsko-geologických dokumentacích čeleb byly nezřídka zaznamenávány historické nadvýlomy rozličných objemů,značně narušen.

7 Konečné řešení nového návrhu bylo nakonec odsouhlaseno jako přestavba tunelu č. II na tunel dvoukolejný, přičemž část tunelu č. I by měla sloužit jako úniková štola v případě mimořádných událostí. Na rekonstrukci se podílejí firmy METROPROJEKT, SUBTERRA,FIRESTA,OHL ŽS a EIFFAGE (bývalý TCHAS). Nový dvoukolejný tunel délky 612 m je směrován přímo, jeho maximální stoupání k vrcholu nepřesáhne sklon 2, spodní klenba je po celé délce a je navržena rovněž uzavřená mezilehlá hydroizolace.

8 POSTUP RAŽBY NOVÉHO TUNELU JABLUNKOV

9 První havarie Jablunkov 2008

10 UPRAVENÝ POSTUP RAŽBY NOVÉHO TUNELU JABLUNKOV

11 Druhá havarie v tunelu 04/2009- nestabilita čelby

12 MIMOŘÁDNÁ UDÁLOST ZAVALENÍ 96m DÍLA K ZAVALENÍ DOŠLO PŘI RAŽENÍ JÁDRA A PROTIKLENBY BYLA ODSTRAŇOVÁNA PROTIKLENBA KALOTY BYLY DODRŽENY VŠECHNY ZÁSADY PRO RAŽBU A VYZTUŽOVÁNÍ-neudělána žádná technologická chyba PRIMÁRNÍ OSTĚNÍ BYLO PORUŠENO V LEVÉ ČÁSTI OPĚRY ČELO ZÁVALU A TUNEL BYL ZAJIŠTĚN BETONOVOU STĚNOU A PODPĚRAMI

13

14

15 ZDROJ-

16

17 Foto z místa vzniku havarie-cca 15 min před zřícením

18 PODÉLNÝ ŘEZ ZAVALENÝM DÍLEM

19 SITUACE V MÍSTĚ ZÁVALU

20

21 Závalový svah na jablunkovské straně

22 Stavba opěrné a rozpínací stěny

23 Stavba opěrné a rozpínací stěny

24 GEOTECHNICKÉ PODMÍNKY RAŽBA PROBÍHALA PŘEVÁŽNĚ V JÍLOVCÍCH RŮZNÉ KVALITY NÁVRH VYCHÁZEL Z DOPLŇKOVÉHO PRŮZKUMU V ROCE 2008 PO MIMOŘÁDNÉ UDÁLOSTI BYL PROVEDEN DALŠÍ PRŮZKUM ZASTIŽENÉ HORNINY VYKAZOVALY VYSOKÝ STAV DEGRADACE VLIVEM PŮSOBENÍ VODY PŘETVÁRNÉ VLASTNOSTI DEGRADOVALY Z 370 MPa na 6 15 Mpa (modul pružnosti) VZORKY JÍLOVCŮ SE CHOVALY KONTRAKTANTNĚ

25 NUMERICKÝ MODEL PRO ZJIŠTĚNÍ MECHANIZMU PORUŠENÍ BYLY SESTAVENÝ MATEMATICKÉ MODELY VYUŽITÍ SW. PLAXIS 8 A PLAXIS TUNNEL V PROSTOROVÉM MODELU BYL SIMULOVÁN POSTUP RAŽBY BYLY SESTAVENY DVA MODELY PODLE RŮZNÝCH PRŮZKUMŮ VYHODNOCOVALY SE DEFORMACE A VNITŘNÍ SÍLY

26 Mohr-Coulomb 1 1Bc 3 GT 05/ Bb Type Drained Undrained Undrained γ unsat [kn/ m 3 ] 19,50 20,00 20,00 γ sat k x k y E ref [kn/ m 3 ] [m/d ay] [m/d ay] [kn/ m 2 ] 21,50 20,50 21,50 0, ,001 0,009 0, ,001 0, ν [-] 0,250 0,420 0,270 c ref [kn/ m 2 ] 32,00 15,00 25,00 ϕ [ ] 27,60 20,00 28,30 Hodnoty geotechnických vlastností z GTP 2008

27 NUMERICKÝ MODEL y y x GP 2008 GP 1/2010

28 Charakteristické fyzikálně-mechanické vlastnosti zemin a hornin jsou uvedeny v tabulce ze které je zřejmé,že v důsledku trvalých dotací vody do masivu došlo k téměř naprosté degradaci pevnostních a přetvárných vlastností hornin (modul pružnosti 6-15 MPa) Geotechnický typ navážky (vytěžený materiál ze starého tunelu) navážky (uhelná hlušinová sypanina) navážky (uhelná hlušinová sypanina) deluviální jíly a jíly písčité eluviální jíly a jíly písčité jílovce (po úroveň 508 m.n.m., vyjma m.n.m) ČSN F6 CIY, F4 CSY G3 GFY G3 GFY F6 CI, F4 CS F6 CI, F4 CS R6 (F4 CS) jílovce ( m.n.m) R6 (F4 CS) jílovce ( m.n.m) R6 (F4 CS) prachovce (v okolí vrtu J501) prachovce, včetně rytmického střídání prachovců a pískovců) Konzistence / ulehlost g (kn.m -3 ) f ef ( ) c ef (kpa ) E def (MPa) tuhá 20, ,4 0 ulehlá (zhutněná) kyprá (nezhutněná ) tuhá pevná až 21, ,2 5 21, ,3 0 21, ,4 0 pevná 21, ,4 0 pevná 21, ,4 0 pevná 21, ,4 0 pevná 21, ,4 0 R5 21, ,4 0 R5 21, ,4 0 pískovce R2-R3 23, ,1 5 rytmický flyš (střídání jílovců a pískovců) R5, R3 21, ,3 0 n

29 TOTÁLNÍ POSUNY 3D MODEL

30 TOTÁLNÍ POSUNY - SMĚRY POSUNŮ DLE MODELU

31 TOTÁLNÍ POSUNY 3D MODEL

32 Srovnání ohybových momentů pro 2D modely D_ 5/ D _1/2010 Ohybový moment [knm] Pozice na obvodu díla

33 Srovnání ohybových momentů pro 3D a 2D modely D_5/2008 3D_1/ D_ 5/ Ohybový moment [knm] Pozice na obvodu díla

34 OHYBOVÉ MOMENTY

35 Normálové síly v ostění kaloty

36 INTERAKČNÍ DIAGRAMY 3D N [kn] (tlak) Ocel: R 6x100x100 1x32, 2x22 A s1 =1087mm 2 A s2 =1043mm 2 Beton: C16/20 výška průřezu 350mm N [kn] (tlak) Ocel: R 6x100x100 1x32, 2x22 A s1 =1087mm 2 A s2 =1043mm 2 Beton: C16/20 výška průřezu 350mm M [knm] M [knm] GP 2008 GP 1/2010

37 ZÁVĚR VÝSLEDEK SIMULACÍ JEDNOZNAČNĚ POTVRDIL, ŽE DOŠLO K VÝRAZNÉ DEGRADACI PEVNOSTNÍCH A PŘETVÁRNÝCH VLASTNOSTÍ DEGRADACE NASTALA VLIVEM DLOUHODOBÉHO PŮSOBENÍ VODY ŘÍJEN 2009 BYL SRÁŽKOVÉ NADPRŮMĚRNÝ A SPADLO AŽ O 200% VÍCE SRÁŽEK INICIAČNÍM IMPULSEM VZNIKU ZÁVALU BYLO NEJPRAVDĚPODOBNĚJI NÁHLÉ VÝRAZNÉ ZVÝŠENÍ PÓROVÝCH TLAKŮ V MĚKKÝCH JÍLOVCÍCH A ZTRÁTA JEJICH PEVNOSTI