Assessment of swelling pressure on sprayed concrete lining at the headrace tunnel of Moglice Hydropower Project.

Tilløpstunellen ved Moglice vannkraftverk er drevet gjennom bergarten flysch. Denne bergarten er sterkt heterogen og består av sterke lag av sandstein og konglomerat som veksler med svake lag dominert av leir og siltstein. Slike bergarter kan svelle og har lav motstandsdyktighet mot vekslinger i vannmetning (slake durability). Desintegrasjon og svelling i slike bergarter kan i verste fall føre til tunnelkollaps. Svelle og «slake durability» egenskapene til flysch hentet fra tilløpstunellen har blitt vurdert iCITE, som er forløperen til denne masteroppgaven. Alle flysch-prøvene viste en viss grad av svelling med ett gjennomsnittlig svelletrykk på 0.25 MPa. Prøvenes gjennomsnittlige «slake durability index» var 70\%, med en variasjon fra 43\% til 98\%. I denne masteroppgaven har de bergmekaniske egenskapene til flysch og sprøytebetong fra tilløpstunellen blitt vurdert ved bruk av UCS test, punktlasttest, braziltest samt målinger av tetthet og lydhastighet. Sterke konglomerat og sandsteinslag hadde en gjennomsnittlig trykkfasthet på 137 MPa. Trykkfastheten til silt og leirsteinseksemplarene ble estimert til å være 8 MPa ved bruk av punktlasttesten, da materialet var for svakt til å prepareres for UCS test. Sprøytebetongen hadde en trykkfasthet på 41 MPa og strekkfasthet på 4.9MPa. Det numeriske modelleringsverktøyet RS$^2$, et todimensjonal FEM program ble brukt for å evaluere effekten svelling har på stabiliteten til tunellen. Laboratorieresultatene ble brukt som inngangsparametere i denne modellen. To versjoner av flysch, en sterk og en svak ble evaluert samt to versjoner av sikringen bestående av sprøyebetongbuer. Den svake flyschen gikk i brudd for ett omfattende område rundt tunellen før svelling var lagt til. Deformasjonene av veggene var på dette punktet 7 mm. Den sterke flyschen hadde en mindre bruddsone og kun en deformasjon på 2mm. Det er vanskelig å vurdere hvor mye svelling og hva slags svelletrykk som kan forventes in-situ. Svelletrykk fra 0.06 MPa til 5 MPa var derfor testet i en sensitivitetsanalyse. Trykket ble ført på sikringen som en konstant uniform last rundt profilet. Svelletrykket som ble vurdert som et sannsynlig maks, 0.5 MPa, resulterte i en ekstra deformasjon på 0.4 mm i veggene. Ingen sprøytebetongelementer gikk i brudd i modellen. Metoden brukt til å simulere svelling påvirket ikke den omliggende bergmassen på en realistisk måte, og førte til strekkbrudd i både bergmassen og etter hvert bolter. Gyldigheten til resultatene er derfor tvilsomme. Videre modellering er nødvendig for å vurdere effekten svelling har på bergsikring. I tillegg bør den kombinerte effekten av svelling og lav «slake durability» undersøkes nærmere for å vurdere den langsiktige stabiliteten av tunellen