DEFINISANJE POPREČNOG PRESEKA TUNELA KRIVELJSKE REKE

Transcript

1 PODZEMNI RADOVI 18 (2011) 7-13 UDK 62 RUDARSKO-GEOLOŠKI FAKULTET BEOGRAD YU ISSN Stručni rad DEFINISANJE POPREČNOG PRESEKA TUNELA KRIVELJSKE REKE Ljubojev Milenko 1, Tokalić Rade 2, Ignjatović Dragan 3, Đurđevac Ignjatović Lidija 4 Sažetak: Novi tunel Kriveljske reke, biće izrađen u sredini veoma nepovoljnoj za izradu i postojanost prostorije, kako tokom izrade, tako i za period korišćenja. Prilikom izrade podzemnih prostorija u slabim sredinama, u ovom slučaju budućeg tunela (kolektora), naročito treba obratiti pažnju na postupak izrade i podgrađivanja. Oblik poprečnog preseka hidrotehničkih tunela zavisi od više činilaca, među kojima se ističu: statički uslovi rada obloge tunela, hidraulički uslovi rada tunela i uslovi pod mojima će se tunel izrađivati. U ovom radu će biti prikazani kriterijumi za definisanje konačnog poprečnog preseka tunela, koji će zadovoljiti sve postavljene zahteve. Ključne reči: tunel Kriveljske reke, poprečni presek prostorije 1. UVOD Potrebu za izradom novog tunela Kriveljske reke, uslovilo je loše stanje postojećeg kolektora Kriveljske reke. Njegova izrada bila bi delom kroz flotacijsko jalovište, a delom kroz stenski masiv (slika 1). Novim tunelom, regulisao bi se tok Kriveljske reke, iz razloga što dasadašnji tok može biti prekinut rušenjem starog kolektora Kriveljske reke. Po lokaciji trase tunela za izmeštanje Kriveljske reke, slika 1, izvedena su terenska istražna bušenja sa ciljem determinisanja stenskog materijala kao podloge za izradu Projekta izmeštanja Kriveljske reke. Izvedeni su sledeći istražni radovi: - istražno bušenje sa jezgrovanjem; - detaljno inženjersko-geološko kartiranje izvođenog jezgra; - odabir reprezentativnih uzoraka svakog izdvojenog litološkog člana, odeležavanje, konzerviranje i doprema do laboratorije Instituta za rudarstvo i metalurgiju u Boru; - određivanje ispucalosti stenske mase i izdeljenosti dobijenog jezgra (RQD). 1 Institut za rudarstvo i metalurgiju, Zeleni bulevar 35, Bor, Srbija, milenko.ljuboev@irmbor.co.rs 2 Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Đušina 7, Beograd, Srbija, tokalic@rgf.bg.ac.rs 3 Institut za rudarstvo i metalurgiju, Zeleni bulevar 35, Bor, Srbija, dragan.ignjatovic@irmbor@co.rs 4 Institut za rudarstvo i metalurgiju, Zeleni bulevar 35, Bor, Srbija, lidijadj.ignjatovic@irmbor.co.rs

2 8 Ljubojev M.; Tokalić R.; Ignjatović D.; Đurđevac Ignjatović L. Slika 1 Nova trasa tunela Kriveljske reke 2. IZRADA NOVOG TUNELA KRIVELJSKE REKE Predložena trasa novog tunela Kriveljske reke (slika 1) bila bi u dužini od oko 2530 m. Tunel bi bio izrađen od kote K+246 (na spoju sa Kriveljskom rekom van flotacijskog jalovišta), do K+272, uspona od 1% (do spoja sa starim tunelom). Izrada tunela bi bila po usponu, iz razloga odvodnjavanja otkopnih radova i bila bi podeljena u dve deonice: 1. I deonica - izrada tunela od njegovog budućeg izlaza, pored Kriveljske reke, usponu od 1%, do K+267, odnosno u dužini od oko 2000 m (slika 1). Izrada tunela je kroz slabu i veoma slabu stensku sredinu, sa stalnim prilivom vode. 2. II deonica - izrada tunela od kraja I deonice do spoja sa starim tunelom. Dužina ove deonice bila bi oko 500 m, odnosno, od K+267, do K+272. Izrada ove deonice bila bi kroz flotacijsku jalovinu Polja 2, a delom po aluvijonu nekadašnjeg korita Kriveljske reke. Za izradu tunela na ovoj deonici, zbog veoma loše sredine, potrebne su specijalne metode izrade hodnika, da bi dobili adekvatnu postojanost i sigurnost. 3. HIDROTEHNIČKI TUNELI U zavisnosti od pritiska vode u tunelu, oni mogu biti pod pritiskom ili gravitacioni. Ukoliko u akumulacionom jezeru dolazi do znatnih promena u visini nivoa vode, koji može biti prouzrokovan različitim činiocima (povremeno punjenje akumulacije, neravnomerno pražnjenje jezera i sl.), tada je potrebno izvršiti zahvat vode na većim dubinama. U ovakvim slučajevima derivacioni tuneli sprovode vodu pod povećanim pritiskom i nazivaju se tuneli pod pritiskom.

3 Definisanje poprečnog preseka tunela Kriveljske reke 9 Međutim ukoliko je nivo akumulacije stalan ili sa neznatnim kolebanjima, tada je moguće izvršiti zahvat vode iz gornjih slojeva. U ovakvim slučajevima voda u derivacionom tunelu ne nalazi se pod pritiskom i tunel se naziva gravitacionim (novi tunel Kriveljske reke). Osim derivacionih hidrotehničkih tunela od značaja su i tuneli koji se izrađuju za potrebe sprovođenja potoka i reka. Ovakvi tuneli najčešće se grade kao gravitacioni Oblik poprečnog preseka hidrotehničkih tunela Oblik poprečnog preseka hidrotehničkih tunela zavisi od više činilaca, među kojima se ističu: - statički uslovi rada obloge tunela; - hidraulički uslovi rada tunela i - uslovi pod mojima će se tunel izrađivati. Od obloge hidrotehničkih tunela zahteva se da bude tako dimenzionisana da po zapremini bude najmanja, a istovremeno i da bez deformacija izdržava unutrašnje i spoljašnje pritiske. Osim toga, obloga hidrotehničkih tunela mora biti i vodonepropusna. Prema uslovima hidrauličkog rada oblik poprečnog preseka treba da obezbedi najveći protok kod određenog pada i najmanjeg poprečnog preseka. Ovim uslovima najbolje udovoljavaju kružni, visokozasvođeni i potkovičasti oblici (slika 2). Slika 2 - Oblici slobodnih preseka hidrotehničkih tunela Vodeći računa o svim uticajnim činiocima, na izbor oblika poprečnog preseka hidrotehničkih tunela preovlađuje uslov vezan za statički rad obloge tunela. Obzirom na prednosti koje ima kružni oblik, u vezi statičkih i hidrauličkih uslova, njegovi nedostaci vezani za izradu se nadoknađuju prednostima iz predhodna dva uslova. Ovo je i razlog što se sada kod projektovanja ovakvih objekata veoma često projektanti odlučuju na kružni oblik Veličina slobodnog poprečnog preseka Veličina slobodnog poprečnog preseka hidrotehničkih tunela utvrđuje se na osnovu uslova rada (gravitacioni režim ili režim pod pritiskom), oblika poprečnog preseka i količine vode koju treba slobodni profil da obezbedi. Kod određivanja veličine slobodnog poprečnog preseka potrebno je poštovati zahtev prema kome tunel

4 10 Ljubojev M.; Tokalić R.; Ignjatović D.; Đurđevac Ignjatović L. mora biti tako dimenzionisan da ima traženu propusnu moć, pri određenom padu i najmanjoj površini poprečnog preseka. Iz ovih razloga, obzirom da su uslovi rada različiti, neophodno je posebno razmatrati problem dimenzionisanja za sistem pod pritiskom, a posebno za gravitacioni sistem Dimenzionisanje gravitacionih tunela Ranije je već naglašeno da kao najbolji oblici poprečnog preseka hidrotehničkih tunela su oblici koji imaju najmanji hidraulični otpor. Vrednosti koeficijenata hrapavosti η kod gravitacionih tunela prikazane su u tabeli 1. Prema Pernatu, kod gravitacionih tunela, neophodno je da visina vode u tunelu bude nešto niža od visine samog tunela, obzirom na formiranje talasa i treba da se kreće u granicama od: 1, 7 r t 1,85 r (1) gde su: r polovina najveće širine u proseku; t visina punjenja tunela. Na slici 3, prikazan je visokozasvođeni i potkovičasti oblik sa dimenzijama koje, prema Pernatu, najbolje zadovoljavaju hidrauličke zahteve i kojih se treba pridržavati. Propusna moć hidrotehničkog tunela može se proračunati po jednačini Forhajmera: 0,7 0,5 Q= 1 n ω R I (2) gde su: n koeficijent rapavosti prema Gangije-Kuteru (tabela 1); ω površina slobodnog preseka pod vodom [m 2 ]; R hidraulički radijus; I pad dna tunela. Slika 3 Optimalni oblici hidrotehničkih tunela (prema Pernatu)

5 Definisanje poprečnog preseka tunela Kriveljske reke 11 Opštu jednačinu za propusnu moć hidrotehničkih tunela (2) preradio je Pernat specijalno za proračunavanje kapaciteta gravitacionih tunela i prerađena jednačina je: 2,7 0,5 Q= P 1 n r I (3) gde je: P - koeficijent koji zavisi od vrednosti odnosa punjenja i poluširine tunela t/r (slika 3). Tip br Tabela 1 - Vrednosti koeficijenata hrapavosti η kod gravitacionih tunela Vrednost za η Karakteristika površine dovoda Napomena srednje najveće najmanje Gravitacioni tuneli u neobeleženoj steni a) Gravitacioni tuneli pod srednjim uslovima zidovi izravnati pomoću otklanjanja ispada stene 0,030 0,038 0,038 b) Gravitacioni tuneli pod nepovoljnim uslovima veoma neravna površina stene, malo veće izbijanje prema projektovanom profilu 0,040 0,045 - Gravitacioni tuneli u delimično malterisanoj steni a) Pri torketiranju ili malterisanju stene, 0,030 0,022 - bez izrade žleba u donjem delu preseka b) Pri izradi žleba u donjem delu preseka 0,023-0,019 i delimičnom malterisanju 1) Dati uslovi su individualni zato se navedene vrednosti daju samo radi orijentacije 2) Taloženje nanosa smanjuje koeficijent hrapavosti 3. Gravitacioni tuneli obloženi sa običnom betonskom oblogom bez malterisanja i glačanja a) Pri glatkom betonu koji se dobija pomoću dobro izrendisane oplate bez ispada i rupa 0,014 0,015 0,013 1) Dati uslovi su individualni zato se navedene vrednosti daju samo radi orijentacije. b) Pri hrapavom betonu koji nosi na sebi tragove oplate (udubljenja, tragove vlakna) usled lošeg naleganja dasaka oplate, i za tip 3a kada se na dnu oplate taloži pesak i šljunak 0,016 0,018 0,015 2) Ako ima mahovine (bez nanosa) koeficijent hrapavosti povećava se za 0, Gravitacioni tunel sa obrađenom, omalterisanom ili uglačanom površinom betona a) Po visokom kvalitetu radova sa površinom 0,011-0,010 omalterisanom cementnim malterom i uglačanom b) Pri dobrom kvalitetu radova površina je dobro uglačana i izravnata, spojnice su uglačane 0,012 0,013 0, Gravitacioni tuneli sa torketiranom površinom a) Pri pažljivom čišćenju četkom od 0,013 0,015 0,012 čeličnih žica i pažljivom glačanju b) Pri čišćenju četkom od čeličnih žica i sprečavanju obrazovanja rubova između torket-betona i malterisane površine 0,018-0,016 c) Običan torket-beton bez preduzimanja nekih specijalnih mera 0,019 0,023 -

6 12 Ljubojev M.; Tokalić R.; Ignjatović D.; Đurđevac Ignjatović L. Ova jednačina omogućava da se, ukoliko se poznaju ostale vrednosti u jednačini, odredi poluširina tunela r, na osnovu koje se može, koristeći se slikom 3, izvršiti dimenzionisanje željenog profila. U cilju uprošćavanja i pojednostavljenja čitavog ovog proračuna izrađen je nomogram na osnovu koga je moguće proračunati čist presek tunela i poluširinu r. Ovaj nomogram izrađen je samo za visokozasvođeni i potkovičasti oblik tunela. Na slici 4, prikazan je navedeni nomogram sa ključem za korišćenje i dva primera. Slika 4 - Nomogram za određivanje poluširine preseka hidrotehničkih gravitacionih tunela 4. ZAKLJUČAK Shodno predhodnim stavovima, donosi se zaključak da je za izbor oblika poprečnog preseka tunela Kriveljske reke potrebna detaljna analiza, da bi njegova postojanost bila optimalna.

7 Definisanje poprečnog preseka tunela Kriveljske reke 13 NAPOMENA Ovaj rad je proistekao iz Projekta br koji je finansiran sredstvima Ministarstva za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije. LITERATURA [1] Antunović Kobliška, M., [1973]: Opšti rudarski radovi., Građevinska knjiga, Beograd. [2] Jovanović, P., [1978]: Izrada podzemnih prostorija velikog profila, Građevinska knjiga, Beograd. [3] Ljubojev, M., Stojanović, Z., Mitić, D., Ignjatović, D., [2009]: Predlog načina izrade novog tunela Kriveljske reke, Inovacija i razvoj, br.1, Bor. [4] Ljubojev, M., Ignjatović, D., Đurđevac Ignjatović, L., Krstić, S., Stojanović, Z., [2009]: Ocena stabilnosti stena trase tunela Kriveljske reke nastala upoređivanjem klasifikacija čvrstoće stene, Bakar, br.1, Bor. [5] Projekat MN [6] Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor, [2008]: Elaborat o geološkim istraživanjima i fizičko-mehaničkim ispitivanjima stena trase tunela za izmeštanje Kriveljske reke, Bor.