Anvendelser av geologi i ingeniørkonstruksjoner

Denne artikkelen kaster lys på de seks beste anvendelsene av geologi i konstruksjonen.

1. bygningsstener:

Det finnes ulike typer bergarter som må kle seg og jobbe for å formes for bruk i konstruksjoner. Visse geologiske og fysiske egenskaper må være tilfredsstillende for en god bygningsstein. Holdbarhet, enkel transport og et behagelig utseende i tillegg til enkel bruddprosess er noen av de viktige egenskapene som kreves for å bygge steiner.

Det er nødvendig å kjenne mineralsammensetningen av byggestenen for å bestemme dens egnethet og holdbarhet. Visse mineraler som chert, pyritt, høy glimmer innhold er skadelige og skadelige og bergarter som inneholder dem, skal unngås. Tilstedeværelse av mineraler som pyritt som oksiderer lett, produserer stygge flekker, gjør bergarter uønskede. Grovkornede bergarter er svakere enn finkornede bergarter.

For en stein som skal holdes, må den beholde sin opprinnelige størrelse, styrke og utseende i svært lange perioder. Disse er kun mulige når steinene har kapasitet til å motstå forvitringsvirkninger av atmosfæren og regnet. Andre egenskaper for byggverk og andre egenskaper for bra byggestene er knusestyrke, brannmotstand, absorpsjon etc.

De generelt brukte bergarter for bygninger og andre konstruksjoner er granitt og andre relaterte gruvebergarter og kalkstein, marmor, skifer, sandstein. Blant de stivne og stivne metamorfe bergarter, er de vanlige bergarter granitt og gneisser.

Granittene, på grunn av deres kornformede tekstur, brukes mest til brukervennlige farger og gunstige egenskaper som høy trykkstyrke og lav absorpsjon. Granitter kan lett brytes, siden de har visse godt utviklede ledd og divisjonsfly. For vegmetall basalter og doleritter er egnet. Disse er imidlertid ikke vanligvis foretrukket for byggverk fordi de er enten mørke eller kjedelige i fargen.

Sandstein og kvartsitt forekommer rikelig og brukes til byggearbeid. Kvartsitt på grunn av ekstrem hardhet gjør det vanskelig å arbeide og kan ikke foretrekkes i murverk. Kalkstein som lett brytes, brukes hovedsakelig til byggverk. De er lette og tilgjengelige i behagelige farger. Marmor brukes mest til dekorativt arbeid i bygninger.

Skifer som er en metamorphic stein kan fordeles jevnt i tynne lag og brukes til taktekking og belegning i bygninger. Lateritt er en holdbar stein brukt som en bygningsstein. Den brukes også som veimetall, spesielt i tropiske land som India. Med den brede bruken av sementbetong i bygninger og andre konstruksjoner knuses bergarter til små størrelser og brukes til å lage sementbetong.

For aggregater for fremstilling av betonggranitter brukes det hovedsakelig kvartsitt og basalt. I dag er det betong- og armert betongvegger som ofte står overfor steiner for å presentere et attraktivt utseende og også å tjene som et beskyttende lag mot regnvann og atmosfæriske gasser.

Naturstein presenterer storhet og skjønnhet til bygninger. Foruten disse er vedlikehold og vedlikehold av steinkonstruksjoner ikke vanskelig, og derfor er granitt og kalkstein mye brukt som stener.

Indias byggesteiner:

De fleste av templene og offentlige bygninger i Sør-India ble konstruert av granitter og gneisser som er tilgjengelige i de eldste arkeiske bergarter i India. En rekke granitt kalt charnockite er en utmerket bygg stein som brukes i konstruksjonen av de syv pagodene på Mahabalipuram i nærheten av Chennai. Vindhyan sandsteinene og sandsteinene til andre eldre formasjoner brukes i stor grad som gode bygningssten i India.

Vindhyan sandsteinene ble brukt i konstruksjonene av flotte strukturer som de buddhistiske stupaene i Saranath, Barhut, Sanchi, keiser Akbaras by Fatehpur Sikri nær Agra og de berømte Mughal-bygningene i Agra og Delhi, Loksabha-bygningene, Rashtrapati Bhavan og administrative Kontorbygninger av Indias regjering i New Delhi. Vindhyan sandstein brukes til gulv, tak, telegraphenger, vinduskarmer etc.

Athgarhandsteinene i øvre Gondwana-bergarter i Orissa er en rekke flotte skjønnhet og holdbarhet. Disse sandsteinene ble brukt i konstruksjonene av de berømte templene Puri-Jagannath, Bhubaneswar, Konark og de buddhistiske grottene ved Kandagiri og Udayagiri. Tirupathis sandstein av Andhra Pradesh og Sathyavedu-sandsteinene i Tamil Nadu brukes i bygninger, og disse sandsteinene er også hentet fra Gowanda-formasjonene.

Kalkstein finnes på mange steder i India. Disse fungerer som ypperlige bygnings- og prydnadssten. Den prestisjetunge Taj Mahal ble bygget av Makrana-marmorene til Archaen Dharwars. Kalkstein av god kvalitet finnes i Guntur og Kurnool distriktene i Andhra Pradesh.

De berømte cadappa-platene som brukes som steinstein, bordplater, trinn og gjerdsstene, er fra kalksteinen som ligger i Andhra Pradesh i nærheten av Yerraguntha (Cadappa distrikt) og Betamcherla (Kurnool distrikt). De tar en god polsk og kan deles i plater 12 mm eller mer i tykkelse opptil 1, 25 m i størrelse.

Maharashtra, Madhya Pradesh, vestkysten av Malabar og andre steder er kjent for forekomst av god kvalitet laterite. Det er en slitesterk bygningsstein. Det gir deg mulighet til å bli kuttet i blokker når du er nyvasket. Det blir herdet ved eksponering mot luft. På grunn av den store forekomsten er den også brukt som veimetall.

Slater blir brutt nær Dharmsala i Kangra-distriktet, Kund i Gurgaon-distriktet, Monghyr i Bihar og Markapur på Nellore-Kurnool-grensen.

Stenbrudd:

To forskjellige typer brudd blir fulgt. I en type steinbrudd er gjenstanden å skaffe steiner i form av store og ikke-splittede blokker. I den andre typen er gjenstanden å få grove uregelmessige former av steiner som er ment for betongaggregat, veimetall og ulike produksjonsprosesser.

Metoden for stenbrudd avhenger av struktur, spaltning, hardhet, sammensetning og andre fysiske egenskaper, samt stillingen og karakteren av innskuddene.

Et grunnleggende prinsipp i steinbrudd er at arbeidsbruken på steinbruddet skal være så planlagt at den adskilte steinen skal glide fri og glide fremover, hovedsakelig på grunn av sin egen vekt. Det kan ikke være berettiget å starte utviklingsarbeidet til et innskudd før vi er sikre på tilgjengeligheten av stein i ønsket kvalitet og i rikelig mengde som er verdig til å bli profitt utnyttet.

Som skarphet eller klippe langs en bølle eller strøm kan tjene som en verdifull indikator for å forstå tverrsnittet på forskjellige nivåer, og det tillater også tester for kvalitet på forskjellige nivåer. I situasjoner der slike forhold ikke eksisterer på stedet, kan det være ønskelig å bore testhull med intervaller for å samle data om kvalitet på stein.

Kvaliteten og egenskapene til fjellet som brytes, avhenger av utnyttelsen. For eksempel er den kjemiske sammensetningen av fjellet et viktig hensyn til bruk som ovnfluss, i kalk eller sement. De fysiske egenskapene er viktigere der steinene er ment å bygge stein eller dimensjon steiner enn kjemiske egenskaper. (Dimensjons steiner refererer til steinmasser som kreves i form av blokker med spesifiserte former og størrelser).

Strukturmetoder avhenger av geologiske egenskaper. Det er tre viktige metoder for brudd, nemlig. Plug and feather metode. Eksplosiv eller sprengningsmetode og kanalisering ved maskiner.

Plugg og fjærmetoden i kile og kutting gjøres i steinbrudd sandstein. Den eksplosive eller sprengningsmetoden brukes til knust steinbrudd. Metoden er å bore, sprengte med eksplosiver og stenge materialet. Metoden for kanalisering ved maskiner brukes til steinbrudd i kalkstein.

2. Vannforsyning:

Kildene til vannforsyning er (i) overflatevann fra elver og lagringsreservoarer (ii) underjordiske farvann fra brønner, dype boringer og artesiske brønner. Når regnet faller på land, blir det spredt delvis ved avløp fra overflaten og delvis ved perkolering i bakken. I fuktige tempererte lave landområder er det anslått at en tredjedel av regnet faller samlet utgjør avløpet, en tredjedel synker ned i bakken og balansen går tapt ved fordamping.

Kilder til grunnvann:

Subsurface vann er avledet fra en rekke kilder. Til dels er underjordisk vann et direkte bidrag fra magmatisk eller vulkansk aktivitet. I krystalliseringsprosessen er det utelukket vann som beveger seg inn i tilstøtende stein for å bli en del av den underjordiske forsyningen. Slike vann som ikke er utelukket i krystalliseringen av stivne bergarter, kalles juvenilt vann eller magmatisk vann. (Mange malmforekomster og mineralårer er laget av ungvann).

Under sjøene setter sedimenterne ned noe vann i mellomrommene. Etter at noen ugjennomtrengelige sedimenter er avsatt, kan noe av dette vannet bli fanget og beholdt i sedimentene, til det er tappet. Vann som er fanget i sedimenter på tidspunktet for deponeringen, kalles connate vann. Saltvann som oppstår lokalt i enkelte innlandsbrønner er connate vann.

Hovedkilden til undergrunnsvann er en del av nedbør som synker ned i bakken. Denne store delen av grunnvannet kalles meteorisk vann.

Vannforsyninger fra overflatekilder inkluderer ikke bare vann som er oppnådd lokalt fra elver og innsjøer, men også fra fangstreservoarer som hovedsakelig ligger i noen avstand fra området som skal leveres. Således bruker en by som ligger nær en stor elv ofte vannet fra den kilden. Vannet filtreres og om nødvendig renses kjemisk og bakteriologisk før det blir brukt.

Elvkildene kan være lett tilgjengelige og ofte mindre kostbare å oppnå enn brønnforsyninger som kan innebære et dyrt boreprogram. Tvert imot er kostnaden for rensing av elvvannet før den legges til offentlig forsyning større enn kostnadene ved behandling av godt vann.

Innsjøer og elver skjedde for å være det enkleste stedet hvorfra vann kunne oppnås. Men selv i den tidligste sivilisasjonen er det velkjent at det eksisterte behovet for å bore brønner for å trekke vann fra undergrunnen. Pore mellomrom av stein holder vann. I usementerte sandstene danner porene 20 til 25 prosent av fjellet.

I skiffer kan porøsiteten fortsatt være høyere. Imidlertid er det mulig å oppnå vann bare fra slike bergarter som har betydelig permeabilitet i tillegg til porøsitet. Disse reservoarbergene kalles akvatiske stoffer. Aquifers består mest av sandstein. Noen kalkstein og andre bergarter inneholder også vann i brudd i dem. Vannhastighet er sannsynligvis høy langs feil- og fellessoner.

3. Vanntabell:

Vannbordet er en av de viktigste funksjonene knyttet til studiet av grunnvann. Vannbordet er nivået under hvilket bakken er fullstendig mettet med vann og over hvilke poreområdene av bergarter inneholder litt vann og også luft. Vannbordet stiger under åser og faller mot innsjøer og bekker.

Fig. 18.1 Viser det typiske forholdet mellom vanntabellen og topografien. Vannbordet vil åpenbart være på nivå med elver og innsjøer i sine marginer. Dybden fra grunnflaten til vanntabellen avhenger svært av typen berg og klima. I fuktige områder kan mettet jord bli nådd noen få meter dybde under overflaten.

Vannbordet i sumpene er på eller litt over landoverflaten. Tvert imot i ørkener kan vanntabellen være hundrevis av meter under bakkenivå. Generelt blir alle bergarter under vannbordet mettet med vann til et nivå er nådd nedover, hvor høyt trykk på grunn av vekten av overbelastningen reduserer porrplassen nesten til null. Det er noen tilfeller av ugjennomtrengelige lag som kan holde litt vann på en dybde høyere enn det vanlige grunnvannstabellen i området.

Det kan forekomme situasjoner hvor ugjennomtrengelige lag kan holde en vannmengde på et nivå høyere enn nivået på det vanlige grunnvannstabellen. I slike tilfeller, som vist i figur 18.2, er det tydelig at vannkroppen kan penetreres ved boring av en brønn mens den underliggende bakken kan være nesten tørr.

Vanntabellforholdene kan variere over mange områder på grunn av veksling av permeable og impermeable lag, folding og feillinjer. Ugjennomtrengelige lag kan hindre strømmen av underjordisk vann og isolere de vannbærende horisonter med resultatet at hver gruppe permeabelt lag kan ha sitt eget uavhengige vanntabell. Ut avlinger av slike lag er generelt ansvarlige for linjer av intermitterende fjærer langs en åsside som i figur 18.3.

4. Artesian Wells:

På visse steder holdes grunnvann i en permeabel sone av ugjennomtrengelige bergarter på to sider. Vannet som er så holdt, er begrenset vann og den permeable sone kalles en akvifer. Dette begrensende vannet er vanligvis under trykk og vil derfor stige i en brønn som tapper den. Slike begrenset vann under trykk kalles artesisk vann. En brønn der vannet stiger over tilstøtende grunnvannsnivå kalles en artesisk brønn.

Følgende betingelser er nødvendige for artesisk strømning:

(i) En gjennomtrengelig sone eller seng, dvs. en akvifer.

(ii) Relativt ugjennomtrengelige bergarter over og under for å begrense vannet i akvariet.

(iii) Tilstrekkelig dykking av akvariet for å gi en hydraulisk gradient.

(iv) Et inntaksområde slik at vannfaren kan bli belastet med vann.

Disse forholdene er vist i figur 18.4. Det ugjennomtrengelige steinlaget over og under vannfarten er nødvendig for å sikre mot tap av hode. Høyden på sengene gir en hydraulisk gradient som strekker seg fra nivået av metning ned i dypet av strukturen så langt som strukturen fortsetter. Artesian farvann er oftest funnet i permeable sandstein lag dekket av ugjennomtrengelige skifer eller andre typer i en sedimentær steinserie.

Når vann pumpes kontinuerlig fra en brønn, er utslippsnivået gjennom bergarter vanligvis mye mindre enn pumpens hastighet og strømmen gjennom steinene vil ikke være tilstrekkelig til å opprettholde det opprinnelige hodet og følgelig er vanntabellen deprimert rundt brønnen som fører til et deprimert, konisk vanntabell kalt depresjonsdepis eller kule av utmattelse. En dyp brønn hvorfra en stor utladningshastighet pumpes, kan føre til at nærliggende mindre brønner tilstede innenfor dekningsområdet av depresjon til en tilstand av utmattelse.

Grunnvann i kystregioner og øyer:

Tilstedeværelsen av fersk grunnvann i kystområder og øyer er et spørsmål om interesse. Strata i slike områder er permeable, hovedsakelig bestående av sand, leam, koraller, kalkstein etc. Etter hvert som regn faller, blir regnvannet infiltrert gjennom denne strata og blir det friske grunnvannet.

Sjøvannet i havet siver imidlertid inn i substratene og trykker ferskvannet opp for å få det til å flyte over det, siden sjøvann er tettere enn ferskvann. (Det kan bemerkes at en 12 m kolonne saltvann fra sjøen balanserer en 12, 3 m kolonne ferskvann). I figur 18.6 er ferskvann Colum H balansert av høyden h av saltvann. Hvis høyden på ferskvannstabellen over havnivået er t.

da, H = h + t = Sh

hvor S = saltvannets tyngdekraft.

(S - 1) h = t

H = t / S - 1

Ground Water forekomster i India:

Den Indus og Ganges elv sletter er store reservoarer av ferskvann, leverer brønnene. I de kuperte områdene finnes det fjærer hvor gjennomtrengelige og ugjennomtrengelige bergarter er inter-bedded og tilbøyelig eller brettet. De dannes der hvor steinene krysses av ledd, sprekker og feil.

Vesikulære basalter danner gode akvatiske stoffer i Deccan-fellerformasjonene i Maharashtra og Madhya Pradesh som gir godt vann. Gujarat, Sør Arcot i Tamil Nadu, Pondicherry og Øst og Vest Godavari distrikter i Andhra Pradesh inneholder artesiske kilder.

I Tanjore, Madurai og Trunelveli-distriktene i Tamil Nadu er undergrunnen leire eller myk rock som gir god mengde godt vann. I vestkysten regioner som Kerala og Karnataka er substratet laterite, og gir det meste god grunnvann. Termiske og mineralske kilder finnes i flere deler av India - Mumbai, Punjab, Bihar, Assam, foten av Himalaya og Kashmir.

5. Damsteder og reservoarer:

Distinkt fra elvenes forsyninger, gir opplandet kilder vann til byer, vannet blir lagret i pounding reservoarer og formidles til byene med rørledning og akvedukt. Dammer er også for å pounding vann for vannkraftproduksjon, sammen med tunneler for å transportere vann.

Hvor avløpet utnyttes på denne måten (som er forskjellig fra perkoleringsfraksjonen av regnfallet) og vannet er skutt, er det mange geologiske faktorer som skal vurderes ved valg av stedet for både reservoaret og dammen. Reservoaret skal ha maksimal vannbeholdereffektivitet, og dammen må bygges forsvarlig.

Geologisk råd er nå en dag søkt etter de fleste store anleggsbedrifter og er generelt viktig der et område av hvilken som helst størrelse for et reservoar må velges.

Når de geologiske forholdene blir studert og funnet å være tilfredsstillende, kan de håndteres av ingeniøren, men ingeniøren skal ha nok kunnskap om geologi for å gjenkjenne de sannsynlige problemene som måtte oppstå, og når man trenger ekspertråd.

En grundig geologisk undersøkelse bør gjøres før arbeidene påbegynnes, og alle observasjoner bør fortsette under deres fremgang, siden ytterligere opplysninger kan bli tilgjengelige, og det kan være behov for geologiske forutsetninger for å lede utgravingsprogrammet etter hvert som konstruksjonen fortsetter.

Det skal innse at sviktet i en stor dam fører til utbredt katastrofe nedstrøms, en katastrofe involverer riktig og lever av hundrevis. Ingeniørene og deres ansatte har derfor ekstraordinært ansvar. De geologiske problemene på enkelte steder kan oppstå uventet, og de kan være komplekse som krever høyt kvalifisert profesjonell analyse.

Det kan ikke være utelukkende å nevne at det er sant at mange dammefeil oppstår ikke på grunn av feil konstruksjon av selve konstruksjonen, men på grunn av slike geologiske forhold som ikke ble tilstrekkelig forstått på forhånd. Hvis alvorlighetsgraden av grunnvannet hadde gått ubemerket og dammen er bygget ved høye utgifter, kan dammen til og med holde seg sterk og solid, men uten å øke vannstanden oppstrøms, og dermed beslagrette selve formålet med dammen.

Forfatteren er fristet til å sitere de mest berørte ordene til den store geologen. Berkey i hans papir Ansvar for geologene i ingeniørprosjekter.

Dammer må stå. Ikke alle gjør det, og det er alle grader av usikkerhet om dem. Reservoarene må holde vann. Ikke alle gjør det, og det er mange måter der vann kan gå tapt.

Arbeidet må gjøres trygt som en byggeprosess. Ikke alle er, mange kilder til fare eksisterer.

Hele strukturen må være permanent og arbeidet har rett til å gjøres innenfor det opprinnelige estimatet. Ikke alle av dem er, og det er mange grunner til at de har feil eller overpris, de fleste av dem geologiske eller geologiske avhengighet.

Typer og formål av dammer:

Dammer er konstruert for å fungere som barrierer for å påføre vann som er ment for ulike formål. Hovedanvendelsene er å gi strømregulering og lagring for samfunns- eller industriell vannforsyning, kraft, vanning, flomkontroll, regulering av strømsediment etc.

Hovedklassen av dammer er jord- eller bergfyllings- og murverksdammer. Valg av jord eller bergfyllingstype er basert på grunnlag, materialkilder og selvfølgelig på prosjektets økonomi. I situasjoner hvor det underliggende materialet er for svakt til å støtte en mur, og sterke bergarter eksisterer bare på svært store dyp, benyttes jord eller steinfylte damm.

Hvor ugjennomtrengelig stein på stedet er tilstede i små dybder som er sterke nok til å støtte en murkonstruksjon, kan det enten bygges en mur eller damme. Valget ville være et resultat av økonomisk analyse.

Jorddæmmer kan være homogent ugjennomtrengelige eller kan forsynes med ugjennomtrengelige, kjerner og overflater. De vanlige typer betongdammer er tyngdekraften, buen og buttresstyper. Jord og så vel som muringsdammer krever økonomiske kilder til det nødvendige materialet som trengs for byggingen.

6. Tunneler:

Kanskje i ingen andre ingeniørprosjekter er muligheten, planleggingen, kostnaden, utformingen, teknikkene og risikoen for alvorlige ulykker under konstruksjon så avhengig av geologien til nettstedet som i tunneling.

Mens sonen der en tunnel er bygget, bestemmes av dens formål, er beslutningen om å tunnelere (i stedet for å bygge en bro) påvirket av de relative geologiske vanskelighetene. Den nøyaktige tunnelen kan bestemmes ved valg av gunstige eller vanskelige lokale geologiske forhold.

Den relativt enkle utvinningen av bergarter og stabiliteten til fjellet og ansiktet er hovedfaktorene i fremdriftshastigheten og innstillingskostnadene, og også ved å finne ut om en bergboring maskin kan brukes og om bakken trenger støtte og hvorvidt det er nødvendig å bruke trykkluft.

For eksempel, hvis en begravet kanal eller dyp skure i fylt med mettet sand og grus ble møtt med uventet, vil det resulterende i rush av vann i tunnelflaten føre til en alvorlig ulykke.

I et tunnelprosjekt skal følgende geologiske faktorer vurderes:

(a) Enkelhet ved utvinning av bergarter og jord.

(b) Styrken av bergarter og behovet for å støtte dem.

(c) Hvor mye rockemasse er utilsiktet utgravet utover den planlagte omkretsen av tunneloversikten (dvs. overbrytning) der sprengstoff blir brukt.

(d) Tilstanden av grunnvann til stede og må dreneres det samme.

(e) Den mulige høye temperaturen som råder i svært lange tunneler og det følgelig behovet for ventilasjon.

Omfanget av graden av endring i de ovennevnte forholdene langs tunnellinjen er viktig i planleggingen og også kostnadene. Endringen er relatert til strukturen som styrer hvilken bergartype som er tilstede i et bestemt segment av tunnelen og hvordan berglagene og andre anisotrope egenskaper er orientert med hensyn til tunnelflaten, og hvor mye svekkes av brudd.

For utgravning av en tunnel er de ideelle geologiske forholdene følgende:

(a) En type stein oppstår.

(b) Feilssoner og inntrengninger er fraværende.

(d) Bergene er ugjennomtrengelige.

Under jevne geologiske forhold kan det være en jevn fremgang uten tidkrevende behov for endringer i teknikker og utarbeide sårbare ordninger. Bergens evne til å stå kutting og kostnadsfaktoren er viktige hensyn.

Konstruksjonen gjøres svært kostbar i følgende situasjoner:

(a) En stor mengde vann er oppfylt.

(b) På grunn av overdreven bergtemperatur er stedet uegnet for arbeidstakere.

Tunneler i løs jord:

I tilfeller der en tunnel drives på grunne dyp (si på dybder på ca 15 m) er det mulig fare for takkollaps og også kollaps av sider på grunn av radialt trykk. Det er derfor nødvendig å ta forholdsregler under operasjonen og foringen.

I tilfeller der en tunnel drives på stor dybde (si i dybder på 30 m til 60 m), kan det konsoliderte materialet stå godt med mindre det er tungt gjennomvåt med vann. I dette tilfellet vil trykket på taket og sidene være mindre og det er mindre mulighet for steinfall fra toppen og sidene. Tunnelen må imidlertid være foret gjennom.

Tunneler i Igneous steiner:

I dette tilfellet finnes det høye bergtemperaturer. Jo dypere tunnelen, desto høyere blir temperaturen. Høy temperatur kan overvinnes ved vanning eller ved å gi kald blast. Vårvann er ikke sannsynlig å oppstå i dette tilfellet. Det kan ikke være behov for trevirke unntatt i noen få tilfeller. Foring kan også unngås.

Tunneler i sedimentære bergarter:

I disse tilfellene kan tung fjærer bli møtt. Det er derfor nødvendig å gi fôr. Noen ganger oppstår karbonholdige gasser, og disse blir overvunnet av vannstråle.

Tunneler i metamorfe bergarter:

Fremdriften av tunneling avhenger av naturen av bergarter og deres egenskaper som hardhet, sammenheng. Utgravning for tunnel er ganske enklere i konsoliderte bergarter som forstyrrende og metamorfe bergarter. Eks: granitt, kalkstein, marmor.

Ved stratifiserte sedimentære bergarter bør tunnelen være langs streiken av senger, slik at de samme sengene blir møtt i retning av fremdrift og arbeidsforholdene vil være de samme. I sedimentære formasjoner kan tunnelens hoveddel være lokalisert i skifer og marl, ettersom kuttprosessen blir enkel.

Videre vil den øvre sandstenen tjene som et godt tak, mens den nedre harde kalkstenen kan tjene som et godt gulv. Å gi en tunnel i sandstein i skrå lag er farlig. Under tørrstøtforhold kan det ikke være farlig tilstand, men når vann perkolerer, blir tilstanden farlig (figur 18.17).

I stratifiserte bergarter av tynnere ark blir en eller flere senger utsatt for tunnelen, og vann kan finne veien. Det er sjansene for bevegelser langs sengeplanene, og det er mulig at hele lengden på tunnelen kan bli utsatt for avskjæring.

Hvor sengene er bratt tilbøyelig, bør vi unngå å plassere tunnelen i sandstein. Videre er det ikke tilrådelig å plassere tunnelen mellom sandstein og skifer, da sandstenen kan slippe mot skifer og blokkere tunnelen.

Tunneler i skrå lag:

I dette tilfellet dersom tunnelen kjøres over streiken av en skråstrat, vil det sannsynligvis bli møtt vann. Det er fare for at en seng glir i forhold til den tilstøtende sengen under den.

Tunneler over antiklinisk brett:

I dette tilfellet er det en frykt for takfall under bølgenes bue rett over tunnelen.

Tunneler over synklinisk fold:

I dette tilfellet vil det være alvorlige problemer fra vann under artesiske forhold i de porøse senger av seksjonen.

Metoder for utgravning:

Når en tunnel skal bygges gjennom ikke-sammenhengende jord eller svake (myke) bergarter, er hovedproblemet å støtte bakken i stedet for å utgrave den. Vanligvis utgravningen utføres ved hjelp av en tomt tunneling maskin utstyrt med et roterende skjærehode. Dette kan ha et rotasjonsbruddssystem med full ansikt som forblir i kontakt med jordflaten når kutterhodet beveger seg fremover.

Små skiver jord blir matet gjennom slisser i kuttehodet. Arbeidsflaten støttes av komprimert væske som kan være trykkluft i tunnelen eller hvor en kompleks maskin brukes, begrenset til ansiktsområdet med et trykkskott.

Den tidligere metoden for å ha trykkluft i selve tunnelen innebærer risiko for funksjonshemninger for arbeidstakere og krever unproductively brukt tid på slutten av hvert skifte på dekompresjon.

I den senere vellykkede utviklingen brukes en slurry av slam og vann med tiksotropisk leire, i ansiktet i stedet for luft. Leiren motstår oppgjør i oppslemmingen og har en tendens til å danne en tetningskake på ansiktet. Når maskinen går fremover, er støtter installert bak den.

Hovedfaktoren som styrer fremdriftshastigheten og kostnadene ved bygging av tunnelen i sterke (harde) bergarter, er for det meste den relativt enkle utgravningen. I den tradisjonelle metoden blåses suksessive seksjoner av tunnelen ved å bore et mønster av hull i fjellet og lade dem med sprengstoff og skyte.

Nødvendigheten for enhver støtte og hvilken type støtte som skal tilveiebringes, er avhengig av takets relative stabilitet og også tunnelens vegger. Bredt fordelte bergbjelker og trådnett kan brukes til små løse fragmenter, mens tverrfelt ringbjelker kan brukes der det er fare for bergfall.

I nyere tid er bruken av sprengstoff gradvis erstattet av steinborende maskiner for visse typer større tunnelprosjekter. Maskiner utstyrt med spesialkuttere som inneholder tett innbyrdes wolframkarbidinnlegg, kan takle bergarter med trykkfasthet over 300 MN / m ² .

Vanskeligheter som oppstår ved lokale geologiske forhold:

Ved håndtering av myggstunntunneler kan heterogene bergarter eller variable forhold tilstede i tunnelflaten utgjøre alvorlige problemer som øker kostnadene. Hvis det er mulig å møte en stengel leire eller annen jord med store småstein med et nesten umulig problem, kan det oppstå slurry-face maskiner.

Hardrock rullende kuttere er effektive for harde steinblokker, men kan ikke brukes i myke jordarter. Styrkevariasjonen av jordene langs tunnellinjen bør forventes, slik at egnet støtte kan brukes når tunnelflaten blir utgravet. Manglende evne til å gjøre det kan føre til overgraving.

Bortsett fra de åpenbare variasjonene i styrke mellom jordtyper (for eksempel mellom ikke-sammenhengende sand og delvis konsolidert leire), kan variasjon relatert til porøsitet og metning gi betydelige forskjeller. En liten variasjon i vanninnholdet kan forandre en ellers stabil jord i åkerbanen. Jord på ustabilt område kan konsolideres ved å injisere kjemikalier eller sement i dem eller ved å fryse dem.

Ved tunneling gjennom hardrock avhenger den relative vanskeligheten med å utgrave bestemte bergarter delvis om sprengstoff er brukt eller en bergboring maskin brukes. Likevel deler begge metodene visse viktige faktorer. I begge tilfeller er utgravningsgraden omvendt relatert til knusestyrken til bergarter og direkte relatert til mengden frakturering.

I prosessen der sprengstoff blir brukt, er forholdet til styrke komplisert av måten noen svake, ikke-sprø steiner som glimmer-skist, reagerer på sprengning og ikke trekker godt for en gitt ladning og av den mye større rolle som frakturerer spiller.

Frakturer tjener ikke bare som stier for å ekspandere gasser fra eksplosjonen, men også som svakheter som stenen vil dele. I tunneling avhenger de enkle borehullhullene av hardhet og slitasje av fjellet og også på variasjonen av hardhet i den. Boret kan være tilbøyelig til å bli avbøyet ved en skarp grense mellom harde og myke tilstander.

De mest sannsynlige hardt mineraler som sannsynligvis vil kunne presentere problemer, er kiselvarianter som kvarts, flint eller chert som kan oppstå som årer eller nodulære konkretjoner. Shales inneholder jernsten noduler kan også problemer som en plagsom blanding. Relativt harde mineraler og sterke bergarter dannes ofte av termisk metamorfose.

En svak og myk kalkholdig skive kan forandre seg i sterke hardkjerner. Dette har vist seg å være en betydelig geologisk faktor i enkelte vannkraftprosjekter hvor reservoaret ligger på et sted på høy bakken som tilsvarer en utvekst av stor granittinntrenging.

Tunneling i termisk sone har en tendens til å bli stadig vanskeligere ettersom granitten er nærmet. Overdreven utvinning av steinemasse på grunn av svake sider kan føre til overbrudd og også å stenke faller fra taket.

En viss prosentandel av overflødig utgraving over det som svarer til den perfekte delen er vanligvis dekket i kontrakten. Utbruddene som oppstår under utgravningen, avhenger av intensiteten av skjøting og tilstedeværelsen av andre svakheter, som f.eks. Sengetøy, skistositet. Generelt brønnbeddede bergarter med brudd gir utbrudd mens massiv ensartet stein som er skikkelig sprengt, gir en ren del.

Overdreven utbrudd og risiko for steinfall fra taket er ansvarlig i følgende situasjoner:

(a) På feilssoner, spesielt hvis løst sementerte brekkier.

(b) Ved dyker smalere enn tunnelen som har utviklet ledd.

(d) På lag med løst komprimerte fragmentariske bergarter.

(e) Hvor tynne lag med sterke og svake bergarter er tilstede (for eksempel kalksten og skifer) på taknivå eller streik langs tunnelen og ha en bratt dukkert.

Sipning i en tunnel:

Omfanget av lekkasje i en tunnel gjennom gjennomtrengelige bergarter og ledd er en viktig faktor som er viktig å vurdere. Dette skal vurderes ut fra kunnskap om grunnvannsforhold, massepermeabilitet av bergarter og geologisk struktur.

For eksempel er granitt, gneiss, schist og slike krystallinske bergarter typisk tørr, bortsett fra mulig strømning langs ledd og feil og kanskje i margene til noen dyker som skjærer dem.

I tilfelle av gjennomtrengelige bergarter, vil grunnvannstrømmen i tunnelen trolig øke i feilssonen og ved synklinale akser. Fissurer fylt med vann, spesielt i kalkstein, er en alvorlig fare. Dette må sikres mot ved å probere foran arbeidsflaten med små horisontale hullhull.