GEOMEHANSKA ZASNOVA VAROVANJA GLOBOKE GRADBENE … · konstrukcije, sistemska zidanja z zaščito breţin z brizganim cementnim betonom itd. Vrste in način izvedbe podpornih konstrukcij

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO

Damjan Pušaver

GEOMEHANSKA ZASNOVA VAROVANJA GLOBOKE GRADBENE JAME

Diplomsko delo

Maribor, oktober 2011

I

2000 MARIBOR, Smetanova 17

Diplomsko delo visokošolskega študijskega programa

GEOMEHANSKA ZASNOVA VAROVANJA

GLOBOKE GRADBENE JAME

Študent: Damjan PUŠAVER

Študijski program: Visokošolski strokovni, Gradbeništvo

Smer: Operativno - konstrukcijska

Mentor: izr. prof. dr. Stanislav Škrabl, univ. dipl. inţ. grad.

Maribor, oktober 2011

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr.

Stanislavu Škrabl, za pomoč in vodenje pri

opravljanju diplomske naloge.

Posebna zahvala gre staršem, ostalim

druţinskim članom, prijateljem in sorodnikom,

ki so me spodbujali v času študija in mi stali ob

strani v napetih trenutkih.

Vsem skupaj še enkrat hvala!

IV

GEOMEHANSKA ZASNOVA VAROVANJA GLOBOKE GRADBENE

JAME

Ključne besede: geološko-geomehanske raziskave, gradbene jame, hidrološke razmere,

podzemne konstrukcije, precejanje talne vode, hidrotehnični objekt.

UDK: 624.131.6:624.152(043.2)

Povzetek

Zaradi vse pogostejše gradnje pod nivojem zemeljske površine, je v diplomskem delu

obravnavana geomehanska zasnova varovanja globokih gradbenih jam. Opisana je izdelava

energetskih nasipov, jet grouting slopov, postopki injektiranja in podrobno sidranja, saj je

njihova prisotnost pri izgradnji varnih gradbenih jam vse večja. Ker se v gradbenih jamah

pojavlja tudi talna voda, so predstavljeni načini omejevanja dotoka talne vode, ki omogočajo

izvedbo gradbenih del pod prvotnim nivojem talne vode.

Pri obravnavanem praktičnem primeru smo analizirali stabilnostne razmere pri izvedbi

globoke gradbene jame za potrebe HE Mokrice na reki Savi. Upoštevali smo vplive izlivne in

talne vode ter podali zasnovo podpornih ukrepov, ki lahko zagotavljajo varno in ekonomično

izvedbo zahtevnih objektov ob sedanji strugi reke Save pri Mokricah.

V

THE GEO-MECHANICAL SCHEME FOR PRESERVING A DEEP

CONSTRUCTION PIT

Key words: geological-geomechanical investigations, construction pits, hydrological

conditions, underground constructions, filtration of ground water, hydro-technical

structure.

UDK: 624.131.6:624.152(043.2)

Abstract

The graduate paper discusses the geo-mechanical scheme for preserving a deep construction

pit, which is based on the increase of underground constructions. Described is the

construction of energy embankments, jet grounding columns, injection methods and ground

anchors, since they are playing an important part in the construction of safe construction pits.

Because the construction pits are exposed to ground water, the paper also explains the

methods how to reduce the flow of ground water to assure undisturbed construction works

under the original ground water level.

The practical part of the paper is going to analyze the stability conditions for the construction

of a deep construction pit for the use of the hydroelectric power station Mokrice by the river

Sava. We considered the impact of ground water and outflow of water, and recommended a

scheme of retaining measures, which can assure a secure and economical realization of a

required construction at the current riverbed of the river Sava by Mokrice.

VI

VSEBINA

1 UVOD ............................................................................................................................ 1

Razčlenitev diplomske naloge ................................................................................... 3 1.1

2 SPLOŠNO O GLOBOKIH GRADBENIH JAMAH .................................................... 4

Gradbena jama v širokem odkopu ............................................................................. 5 2.1

Gradbena jama z navpičnimi stenami ......................................................................... 6 2.2

3 NAČINI ODPIRANJA IN VAROVANJA GLOBOKIH GRADBENIH JAM ............ 8

Odpiranje gradbene jame v suhem ............................................................................. 8 3.1

Odpiranje gradbene jame v vodi ................................................................................ 9 3.2

Načini izvedbe varovanja globoke gradbene jame ..................................................... 10 3.3

3.3.1 Zagatne stene ....................................................................................................... 10

3.3.2 Berlinska stena ..................................................................................................... 11

3.3.3 Pilotna stena ........................................................................................................ 11

3.3.3.1 Tehnologija "Benotto" za izvedbo uvrtanih AB pilotov ........................................ 13

3.3.3.2 Izdelava pilotov s pomočjo izplake................................................................... 14

3.3.3.3 Tehnologija "Franki" ..................................................................................... 15

3.3.4 Diafragme ........................................................................................................... 17

3.3.5 Injektiranje .......................................................................................................... 18

3.3.5.1 Zapolnjevanje praznih prostorov v tleh ............................................................. 19

3.3.5.2 Kontaktno injektiranje ................................................................................... 20

3.3.5.3 Kompaktno injektiranje ................................................................................. 20

3.3.5.4 Konsolidacijsko injektiranje ........................................................................... 22

3.3.6 Jet-grouting ......................................................................................................... 23

3.3.6.1 Enosistemski način ....................................................................................... 25

3.3.6.2 Dvosistemski način ....................................................................................... 26

3.3.6.3 Trosistemski način ........................................................................................ 27

3.3.7 Zemeljske pregrade ............................................................................................... 29

3.3.7.1 Homogene zemeljske pregrade ........................................................................ 29

3.3.7.2 Zemeljske pregrade z dodanimi drugimi material ................................................ 31

VII

4 POMEN HIDROELEKTRARN NA REKI SAVI IN HE BREŢICE ......................... 33

Splošno ................................................................................................................. 33 4.1

Hidroelektrarne na srednji Savi ............................................................................... 35 4.2

Vloga HE na Savi v elektroenergetskem sistemu ...................................................... 38 4.3

SAVI Učinki gradnje hidroelektrarne na Savi ........................................................... 39 4.4

HE Mokrice ........................................................................................................... 41 4.5

5 GEOLOŠKO-GEOMEHANSKE RAZMERE NA OBMOČJU GRADBENE JAME

HE MOKRICE .................................................................................................................... 44

Uvod ..................................................................................................................... 44 5.1

Geografski pregled območja ................................................................................... 44 5.2

Preiskave na območju HE Mokrice .......................................................................... 45 5.3

Splošni geološki opis na podlagi popisa jeder ........................................................... 46 5.4

Izdelava geomehanskih vrtin z izvedbo hidrogeoloških preiskav ............................... 47 5.5

5.5.1 Nalivalni poskusi .................................................................................................. 47

5.5.2 Črpalni poskusi .................................................................................................... 49

5.5.3 Rezultati testiranj .................................................................................................. 55

Projektni potresni parametri .................................................................................... 56 5.6

5.6.1 Definiranje ţivljenjskih dob posameznih objektov in stopnja sprejemljivega potresnega

tveganja ......................................................................................................................... 56

5.6.2 Maksimalni pospeški tal ......................................................................................... 58

5.6.3 Projektni spektri ................................................................................................... 60

5.6.4 Časovni potek pospeškov tal (akcelerogram) .............................................................. 62

Interpretacija meritev in zaključki ........................................................................... 64 5.7

5.7.1 Prodno peščeni aluvialni zasip (savski prod) - Kvartar ................................................. 64

5.7.2 Karbonatne kamnine – litotamnijski apnenec in triasni dolomit ...................................... 64

5.7.3 Laporji in laporovci - Miocen.................................................................................. 65

5.7.4 Protipoplavni nasip ............................................................................................... 66

VIII

6 ZASNOVA ZEMELJSKE PREGRADE ZA VAROVANJE GLOBOKE

GRADBENE JAME HE MOKRICE .................................................................................. 67

Izvedba pregrad za varovanje globoke gradbene jame ............................................... 67 6.1

Presoja stabilnosti pregrade ..................................................................................... 69 6.2

7 ZAKLJUČEK .............................................................................................................. 97

8 VIRI, LITERATURA .................................................................................................. 98

9 PRILOGE .................................................................................................................... 99

Seznam slik ........................................................................................................... 99 9.1

Seznam tabel........................................................................................................ 101 9.2

Naslov študenta .................................................................................................... 101 9.3

Kratek ţivljenjepis ........................................................................................................... 102

IX

UPORABLJENI SIMBOLI

d premer

E modul elastičnosti jekla

F površina jeklenega sidra

L dolţina

Lf prosta dolţina sidra

Np napenjalna sila

Q100 kritični pretok sto letnih voda

Q20 kritični pretok dvajset letnih voda

Qsr srednji pretok

Sb posedek tal pod betonskim blokom

Sc elastično podaljšanje sidra

v/c vodo cementni faktor

X

UPORABLJENE KRATICE

AB armirani beton

EN evropska norma

HE hidroelektrarna

IBO sistem samo uvrtanih injektiranih sider

MB marka betona

m n. m. meter nad morjem

NEK nuklearna elektrarna Krško

PVC polivinilcetilen

RA rebrasta armatura

SIA 191 standard švicarskega zdruţenja inţenirjev in arhitektov

SIST slovenski standard

SN soil nailing

Geomehanska zasnova varovanja globoke gradbene jame Stran 1

1 UVOD

V sedanjih razmerah obstaja vse večja potreba po gradnji stanovanjskih, poslovnih,

komunalnih, prometnih in energetskih objektov v omejenih prostorskih razmerah. Večji del

ljudi ţeli ţiveti v večjih mestih in ob njih. Pomanjkanje prostora v urbanih okoljih nas vodi

k razmišljanju kje in kako bomo gradili v prihodnosti.

V zadnjih letih pogosto gradimo globoke podzemne garaţe v okviru gradenj stanovanjskih

in poslovnih objektov v strnjenih naseljih. Praktično ne obstajajo projekti večjih objektov

brez dveh do petih podzemnih etaţ, ki so namenjene parkiriščem. Vsi taki podzemni

objekti v strnjenih naseljih zahtevajo globoke izkope, pogosto tik ob obstoječih objektih,

kar za varno izvedbo zahteva izvedbo zahtevnih podpornih konstrukcij za zavarovanje

gradbenih jam. V nekaterih primerih prav zavarovanje gradbenih jam predstavlja

najzahtevnejše dele izvedbe načrtovanih objektov. Pri izvedbah varovanj gradbenih jam

uporabljamo v geotehnični praksi različne konstrukcijske rešitve kot so pilotne stene z

zidovi ali brez njih, vkopane AB stene (diafragme), sidrane jet-grouting podporne

konstrukcije, sistemska zidanja z zaščito breţin z brizganim cementnim betonom itd. Vrste

in način izvedbe podpornih konstrukcij sta v manjši meri odvisna od dejanskih geoloških

in geomehanskih razmer na mikrolokaciji gradbene jame in predvsem od nivoja in značaja

talne vode, ki povzroča vrsto teţav pri izvedbah gradbenih jam zlasti kadar le te segajo pod

koto stalnih ali občasnih nivojev talne vode.

Načrtovalci in izvajalci varovanj gradbenih jam imajo še vrsto teţav z nerazumevanjem

nepoučenih investitorjev, le ti v nekaterih primerih ne morejo razumeti zakaj je potrebno

nameniti znatni deleţ sredstev skupne investicije za izvedbo bolj ali manj začasnih

podpornih konstrukcij, ki po njihovi oceni ne prispevajo k prodajni in finančni uspešnosti

obravnavanega projekta. Prav iz takšnih razlogov investitorji pogosto zahtevajo

racionalizacijo in zniţanje stroškov izkopov za gradbene jame, ki lahko povzročijo velike

posledice. V zadnjih letih se je v geotehnični praksi pojavila vrsta pomanjkljivosti, ki so


povzročile velike dodatne stroške ter ogrozile varnost sosednjih objektov, prometnic in

negativno vplivale na uporabnost zgrajenih objektov. Nekaj takšnih primerov je znanih 1A

Ljubljane kjer izstopa porušitev gradbene jame centra Bellevue nasproti parka Tivoli,

poškodbe sosednjih objektov in zaustavitev gradnje objekta Tribuna ter teţave pri izvedbi

Opere v Ljubljani.

Bistveno bolj zahtevna pa je izvedba gradbenih jam pri gradnjah velikih in zahtevnih

energetskih, infrastrukturnih in prometnih objektih. Nedvomno so najgloblje in s tem

običajno tudi najbolj zahtevne gradbene jame za izvedbo hidroenergetskih objektov, ki

lahko seţejo več 10 m pod nivo talne vode. Poznana je globina gradbene jame za ČHE

Avče globine ca.50 m, načrtovana gradbena jama za ČHE Kozjak pri Mariboru znaša 100

m, ta sega ca.95 m pod nivo vode ob akumulacijskem bazenu HE Fala na Dravi. V

pričujočem diplomskem delu je obravnavana idejna zasnova varovanja gradbene jame HE

Mokrice na spodnjem toku Save. Gradbena jama sega na območju načrtovane strojnice

ca.20 m pod površje. Zavedati pa se je potrebno, da bo le ta segala ob poplavnih razmerah

največ 22 m pod nivo poplavnih voda na tem območju. Analizirano je potrebno tesnjenje

breţin ob globoki gradbeni jami, izdelana pa je tudi geomehanska analiza vseh predvidenih

podpornih ukrepov, ki bodo zagotavljali stabilnost gradbene jame med izvedbo projekta.

Prav zaradi pomembnosti gradbenih jam v urbanih območjih, kjer lahko ogroţajo varnost

ljudi, prometa in sosednjih objektov ter tudi pri gradnji energetskih in drugih objektov, kjer

omogočajo izvedbo del, je prav zanesljivost teh začasnih objektov zelo pomembna ter jih

je potrebno obravnavati kot zahtevne in zelo zahtevne geotehnične objekte.


Razčlenitev diplomske naloge

V prvem delu diplomske naloge, je opisana splošna problematika pomenov in načinov

izvedbe gradbenih jam, nekatere tehnike izvedbe ter zahteve in pravila za projektiranje.

V drugem delu so podane preiskave in kratek opis HE Mokrice z osnovnimi podatki in

pomenu hidroelektrarn na reki Savi.

V tretjem delu so prikazani rezultati geotehnične analize kritičnega profila gradbene jame

za strojnico HE Mokrice, izvedene s programskim orodjem Plaxis.

V samem zaključku je podanih nekaj spoznanj, ki jih bo mogoče koristno uporabiti pri

projektiranju podobnih objektov v geotehnični praksi.


2 SPLOŠNO O GLOBOKIH GRADBENIH JAMAH

V geotehnični praksi obstajajo gradbeni objekti, zaradi katerih ni treba najprej izkopati

gradbene jame. Gradbene jame so za izvedbo enostavne, lahko pa so bolj zahtevne,

kot je izvedba temeljev objekta in samega objekta.

Obteţba objekta se prenaša na temeljna tla preko temeljev. V grobem razlikujemo plitvo in

globoko temeljenje objektov. V prvem primeru izvedemo temeljno konstrukcijo (točkovni

temelji, pasovni temelj, temeljni nosilec ali temeljne plošče) direktno na koti dna gradbene

jame. Če objekt temeljimo globoko, prenašamo obteţbo objekta na temeljna tla v večje

globine, pod koto izkopa gradbene jame bodisi s koli (piloti) ali vodnjaki.

Gradbena jama je prostor, kjer je potrebno zagotoviti dostopnost in varnost pri delu za

izvedbo temeljenja objekta.

Izvedba gradbene jame je odvisna od naslednjih tehničnih značilnosti:

globine temeljenja objekta;

globine (nivo) talne vode;

vrsta temeljnih tal in

lokacija gradbenega objekta.

V temeljnih tleh je bolj ali manj vedno prisotna talna voda. Nivo talne vode je lahko blizu

površja tal, lahko pa je v večji globini, niţje od dna gradbene jame. Prav tako pa vemo, da je

voda pomemben obnovljivi vir energije, iz katerega v hidroelektrarnah pridobivamo

električno energijo. V Sloveniji prevladujejo pretočni tipi hidroelektrarn, v katerih se

potencialna energija vode uporablja za proizvajanje električne energije. Voda ločuje

tudi sosednje breţine, ki jih povezujemo s premostitvenimi objekti. Nivo talne vode in

globine izkopov, v največji meri vplivata na vrsto, način in tehnologijo izvedbe gradbenih

jam.


Glede na pojav talne vode ločimo:

suhe gradbene jame;

gradbene jame pod gladino talne vode;

gradbene jame v odprti vodi.

Pri načrtovanju gradbene jame je pomembno, v kakšni vrsti tal bo izvedena gradbena jama.

Pomembne so vse tri karakteristične lastnosti tal: prepustnost, deformabilnost in trdnost

zemljin. Te lastnosti skupaj z lokacijo (razpoloţljivim prostorom) pogojujejo, na kakšen

način bomo lahko gradbeno jamo izvedli. Gradbena jama je začasni objekt, ki ga po

končani gradnji zasujemo. Zaradi varnosti same gradnje objekta, kakor tudi varnosti

sosednjih objektov mora biti gradbena jama izkopana pravilno in kakovostno.

V osnovi ločimo dve vrsti gradbenih jam:

gradbena jama v širokem odkopu

gradbena jama z navpičnimi stenami zavarovana s podpornimi konstrukcijami

Zagotovo je najcenejša izvedba gradbene jame v primeru, ko ni za varovanje izkopnih

breţin potrebna nobena začasna ali trajna podporna konstrukcija. Takšne gradbene jame

imenujemo, gradbene jame v širokem odkopu.

Gradbena jama v širokem odkopu

Pri tem tipu gradbenih jam bočne površine jame izkopljemo v naklonu brez posebne

zavarovalne konstrukcije. Naklon bočnih površin in samo kopanje sta odvisna od globine

jame, vrste tal, načina dela, sredstev za kopanje, podnebnih razmer in razpoloţljivega

časa. Dopustni nagib prostega ( nezavarovanega ) izkopa je potrebno določiti na osnovi

rezultatov geomehanskih presoj stabilnosti.

Med samim delom se v jamah ne sme zbirati voda, saj bi lahko zmehčala zemljišče. Če je

jama odprta dalj časa, moramo poskrbeti, da ne bo na bočnih površinah prihajalo do

posipanja. Le te lahko zavarujemo in preprečimo tako, da jih prelijemo s cementnim

mlekom, zaščitimo z mreţo ali vegetativno zaščito. Takšne gradbene jame dobimo tudi če


gradbišče ob reki ali kakršnem koli drugem večjem vodnem viru varujemo z zemeljsko

pregrado.

Gradbena jama z navpičnimi stenami

V urbanih pozidanih in prometno obremenjenih zazidalnih območjih, kjer je predvidena

gradnja novih objektov z več kletnimi etaţami in ob tem predvidoma velikimi globinami

izkopov zaradi utesnjenosti in prostorskih omejitev niso mogoči izkopi gradbene jame s

prostimi, še stabilnimi breţinami, je zaradi varnega dela in varnosti bliţnjih obstoječih

objektov visoko gradenj in prometnih površin nujno potrebno dodatno varovanje breţin

predvidene gradbene jame.

Varovanje strmih, praviloma skoraj navpičnih breţin, je moţno opraviti na več načinov. Pri

izbiri zasnove varovanja so ob predvideni globini izkopa odločujoči tudi sestava temeljnih tal,

fizikalne lastnosti zemljin ter maksimalni nivo talne vode na območju gradnje.

Slika 2.1: Primer gradbene jame s prostimi breţinami.


Varovanje breţin gradbene jame s predvidenimi globinami izkopa in potrebnim dodatnim

varovanjem bliţnjih objektov in ugotovljeno sestavo temeljnih tal je mogoče opraviti na

več načinov. V praksi največ uporabljajo naslednje;

z zabitimi jeklenimi zagatnicami - zagatne stene;

s sistemskim zidanjem breţin in BCB oblogo,

z »berlinsko« steno;

z AB steno ojačano z vodnjaki večjega premera;

s steno iz AB pilotov;

z armirano betonsko vodotesno kontinuirano diafragmo;

s steno injektiranih pilotov jet-grouting.

Slika 2.2 Primer globoke gradbene jame zavarovane z berlinsko steno (kombinacija

vertikalni jekleni nosilci in lesena polnila).


3 NAČINI ODPIRANJA IN VAROVANJA GLOBOKIH GRADBENIH

JAM

Zaradi funkcionalnih razlogov (kleti, podzemni prostori), lahko pa tudi zaradi

zagotavljanja potrebne nosilnosti tal pod temelji (nosilnost se ponavadi z globino

izboljšuje) mnogokrat izvajamo plitvo temeljenje v odprti gradbeni jami. Izdelana mora

biti tako, da je povsem zagotovljena stabilnost breţin ali vertikalnih odkopnih sten ob njej.

Pojem zagotovljena stabilnost obsega preprečevanje lokalnih površinskih zruškov,

obseţnejših splazitev kot tudi preprečevanja loma temeljnih tal v dnu gradbene jame. Z

ozirom na hidrogeološke pogoje razlikujemo odprto gradbeno jamo v suhem ter gradbeno

jamo v vodi. Prav zaradi teh potreb pa so se razvile tehnologije, ki to omogočajo in

olajšujejo delo.

Odpiranje gradbene jame v suhem

Gradbena jama s poševnimi stenami brez opiranja je najenostavnejši način izkopa.

Uporabljamo ga takrat, kadar imamo dovolj prostora na razpolago in kadar so stroški

izkopa manjši od stroškov opiranja in dela v omejenem prostoru. Širok izkop pogosto

preprečujejo komunalni vodi, ceste, sosednji objekti ter drugi geotehnični pogoji. Širok odkop

se izvede, kadar z njim ne ogroţamo stabilnosti sosednjih objektov. Največje dopustne nagibe

določimo z upoštevanjem rezultatov stabilnostnih analiz. Bolj strma pobočja zavarujemo z

mreţami ali s cementnimi obrizgi. Na 3-5 m višine uredimo vzdrţevalne berme ter na

površini in na breţinah izdelamo jarke za odvodnjavanje površinske vode.

Kadar širok izkop ni varen oziroma izvedljiv, ko so breţine oziroma stene gradbene jame

navpične za zavarovanje breţin, lahko uporabimo vse vrste podpornih konstrukcij: zagatne

stene, berlinske stene, opaţi, kontinuirane diafragme, pilotne stene, injekcijske zavese in

tako naprej. Če je gradbena jama locirana na območju, kjer je prisotna podtalna voda,

moramo nivo vzdrţevati pod dnom gradbene jame. Zniţanje nivoja talne vode v gradbeni jami


doseţemo z neprepustnimi zagatnimi stenami, direktnim črpanjem vode, injektiranjem, jet-

groutingom ali tudi z zniţanjem nivoja talne vode na širšem območju gradbene jame.

Osušitev tako delimo na neposredno in posredno. Vse te tehnologije so opisane v nadaljnjih

poglavjih.

Odpiranje gradbene jame v vodi

Gradbene jame v odprti vodi zavarujemo z zagatnimi stenami ali z zemeljskimi pregradami

in tudi z zagatni nasipi. Pri dimenzioniranju je potrebno upoštevati vplive vetra in valov ter

zavarovanje zaključiti 30-50cm nad najvišjim vodostajem.

V odprti vodi uporabljamo AB in jeklene zagatne stene. Lesene pa le izjemoma pri

majhnih globinah oziroma pri manj pomembnih objektih. Pred izčrpanjem vode jih

razpremo ter zatesnimo stike med njimi.

Gradbeno jamo lahko zatesnimo tudi z zemeljskimi pregradami. Izbira vrste zemeljske

pregrade je odvisna od višine vode ter lastnosti temeljnih tal. Največkrat uporabljamo

zemeljske zagatne pregrade ojačene z lesenimi, betonskimi ali jeklenimi elementi.

Zemeljske zagatne pregrade gradimo iz dobro nosilnih zemljin, ki vsebujejo 30-50%

drobnozrnatih in malo prepustnih zemljin. Izboljšanje nepropustnosti lahko doseţemo tudi

z glinastim jedrom, injektiranjem, zagatnimi stenami itd.

Pri projektiranju moramo zagotoviti stabilnost nasipa kot celote, stabilnost nosilnih

temeljnih tal in lokalno stabilnost breţin nasipa. Nasipe ojačene z leseno konstrukcijo

uporabljamo do višine 2.0 m vode ob jami. Kadar se neprepustna in dobro nosilna

(skalna) tla blizu površja uporabljamo betonske zagatne zapore. V primerih kjer so nosilna

tla globoko si pomagamo z jeklenimi zagatnimi stenami, jet-grouting piloti. Ob pronicanju

vode pa je potrebno izdelati jaške, ki leţijo na najniţjih točkah gradbene jame, od koder se

z zmogljivimi črpalkami izčrpa voda.


Slika 3.1: Gradbene jame HE Blanca

Načini izvedbe varovanja globoke gradbene jame

3.3.1 Zagatne stene

So upogibne podporne konstrukcije iz jeklenih, betonskih in lesenih elementov, ki jih

vtisnemo, zabijemo ali pa v tla ugrajujemo z dinamičnim zabijanjem.

Vrste zagatnih sten:

Jeklene zagatne stene so najbolj ekonomične, saj se lahko uporabijo tudi do 10

krat.

Prednost teh je predvsem v lahkem zabijanju in izvlečenju iz zemljine.

Lesene zagatne stene se uporabljajo za začasno varovanje gradbenih jam. Izdelane

so iz borovega ali hrastovega lesa (dolţine 15 m, širine 25 cm in debeline od 6-30 cm) in so

primerne za zabijanje.

Betonske zagatne stene so projektirane iz armiranega ali prednapetega betona

ustrezne kvalitete ( M40, M50).

V Sloveniji je uporaba zagatnih sten omejena zaradi neugodne in kompleksne sestave tal

(npr. konglomeratov, kjer je mnogokrat tudi onemogočeno vgrajevanje z zabijanjem).


Nosilnost zagatnih sten povečamo z razporami in geotehničnimi sidri, ki jih varno zasidramo

v stabilno kamninsko zaledje.

Slika 3.2: Varovanje gradbene jame z jeklenimi zagatnimi stenami.

3.3.2 Berlinska stena

Berlinska stena je podporna konstrukcija izvedena iz jeklenih Ι in H profilov, vgrajenih na

razdalji 1-3 m. V zemljino se izvrtajo vrtine ustreznega premera, ki sluţijo za vstavitev Ι

oz. H profilov. Po vgradnji profilov se prične odkop zemljine in zalaganje z lesenimi

plohi, ki jih vstavimo med jeklene profile. Jeklene profile lahko sidramo z začasnimi

sidri ali pa razpremo z jeklenimi razporami. Sama izvedba Berlinske stene je cenovno

ugodna saj lahko njene elemente večkrat uporabimo (slika 2.2).

3.3.3 Pilotna stena

Je podporna konstrukcija, ki se uporablja v primeru velikih zemeljskih pritiskov in strmih

pobočij. Postavitev pilotov je zaporedna ali pa razmaknjena. Prostor med piloti lahko

ostane nezapolnjen, lahko pa ga zapolnimo z betonom. Pilotna stena je dokaj

neekonomična zaradi velike porabe betona in armature. V Sloveniji se številne pilotne


stene uporabljajo pri gradnji tehnično zahtevnejših avtocestnih odsekov, sanacijah plazov ter

tudi pri varovanjih gradbenih jam v strjenih naseljih.

Glede na postavitev pilotov ločimo:

pilotne stene s prekrivajočimi se koli;

pilotne stene z dotikajočimi se koli;

prekinjena pilotna stena z razmaknjenimi piloti.

Medosna razdalja med sosednjima pilotoma more biti manjša od 3d - kola, da še lahko

računamo takšno konstrukcijo kot steno. Izvedbe kolov se razlikujejo po načinu izkopa in

varovanju izkopa.

Slika 3.3: Zaščita pobočja s sidrano pilotno steno in sidranimi branami.


3.3.3.1 Tehnologija "Benotto" za izvedbo uvrtanih AB pilotov

Pri izkopavanju pilotov premera 60, 80, 00, 125, 150cm s posebno ţlico (grabeţem)

izkopavamo materiale iz vrtine, zavarovane z jekleno zaščitno cevjo. Ob izkopavanju

zemljin v notranjosti pilota s posebno napravo (lavirko) rotiramo zaščitno cev (kolono), da je

omogočeno hidravlično potiskanje kolone v tla.

Izkop mora biti pred betoniranjem v celoti zavarovan z zaščitno jekleno cevjo, ki jo ob

napredovanju del podaljšujemo s segmenti dolţine 2.0 - 5.0m.

Kadar pri napredovanju del naletimo na ovire (samice, trdna tla), jih najprej zdrobimo s

posebnim dletom (sekačem), ki prosto pada na trdno oviro ter nato zdrobljen material

odstranimo z ţlico (grabeţem).

Ko z izkopavanjem doseţemo projektirano globino, površino izkopa dobro očistimo,

vstavimo armaturni koš ter telo pilota postopoma kontraktorsko zabetoniramo, zaščitno cev

nato pazljivo in postopoma izvlečemo.

Benotto pilote je mogoče izdelati poševne v nagibu do največ 18°.

Slika 3.4: Vstavljanje armaturnega koša v jekleno cev, izkop s tehnologijo

»Kelly«.


V stabilnih zemljinah in v kompaktnih hribinah je moţna izvedba kvalitetnih uvrtanih

pilotov brez zaščitnih cevi oziroma jih vgradimo le na zgornjih 3-6m globine, da se

materiali ne sipljejo v vrtino. V takšnih primerih je mogoče vrtanje pilotov s spiralnim

svedrom ali s posebno frezo in valjasto komoro za transportiranje izkopanih materialov na

površino.

3.3.3.2 Izdelava pilotov s pomočjo izplake

Izdelava pilotov s pomočjo izplake se uporablja v vseh zemljinah. Ta tehnologija se

uporablja za pilote majhnih dimenzij in niţjih nosilnosti in tudi v omejenem prostoru,

seveda v kolikor je garnitura dovolj majhna.

Najprej se izdela odprtina s pomočjo izplake, ki pod visokim pritiskom ob konici drogovja

izplakuje material. Ko doseţemo potrebno globino, vstavimo v vrtino drogovja, ki je

zapolnjena z vodo in armaturni koš. Sledi betoniranje, ki iz vrtine izpodriva vodo. Na vrh

vrtalnega drogovja se pritrdi naprava, ki v vrtini oziroma betonu povzroča nadtlak.

Postopoma se vrtalno drogovje izvleče, nadtlak pa vtisne in skomprimira beton v odprtino.

Tako je zaključen pilot.

Slika 3.5: Tehnologija v "Benotto".


Z uporabo stisnjenega zraka se zgosti beton, kar poveča nosilnost pilotov. Premeri pilotov so

od 10 do 30cm, izdelujejo pa se do globine 30m.

3.3.3.3 Tehnologija "Franki"

S to tehnologijo se izdelajo betonski piloti, ki se izredno prilagodijo temeljnim tlom. Za

opaţ se vzame jeklena cilindrična cev, ki je na notranji strani popolnoma gladka. Cev

postavimo na tla in vanjo nasujemo zemeljsko vlaţen beton, ki ga komprimiramo z nabijačem.

S tem smo izvedli betonski čep, ki se tesno prilega na stene jeklene cevi in jo zato

vodotesno zapira. Zaradi učinkovanja nabijala se zgostijo tla in beton se pogrezne navzdol, pri

čemer zaradi močne komprimacije betona s samim trenjem potegne cev s seboj in jo

potiska v tla. Vodotesnost je tako velika, da voda ne more vdirati. Z nadaljnjim nabijanjem

betona se cev in beton prebijata vedno globlje in izrivata oziroma komprimirata tla. Pri tem

tresljaji niso posebno veliki v okolici, saj se nabija nogo cevi, ne pa njene glave. Odpor pri

nabijanju nam pove, kdaj smo dosegli zadostno globino. Ko smo jo dosegli, fiksiramo cev

s pomočjo dveh močnih jeklenih vrvi, ki sta pritrjeni na nabijalnem odru.

Pri nadaljnjem nabijanju betona se cev ne mora več pogrezati naprej, pač pa se začenja

zaradi nabijanja betonski čep pogrezati naprej v zemljino.

Slika 3.6: Izvedba pilotov s pomočjo izplak


Ko je betonski čep samo še 40 cm v cevi, dodamo novo betonsko mešanico in nabijamo

naprej dokler nimamo spet samo 40 cm betona v cevi. Pomembno je, da v cev ne

prične vdirati voda. Tako postopoma izvlečemo cev in nabijamo beton in skrbimo, da iz

cevi ne izbijemo betona zaradi vodotesnosti. Pri tem se beton vtiska v zemljino ne samo

vertikalno, ampak tudi na stran, tako da dobimo nepravilno, zelo hrapavo površino pilota.

Pilote armiramo z okroglo armaturo in s spiralnimi stremeni. Pri tem moramo paziti, da je

armatura dovolj oddaljena od stene cevi, na drugi strani pa, da imamo dovolj prostora za

nabijač.

Slika 3.7: Tehnologija »Franki« za izvedbo pilotov z razširjeno nogo


3.3.4 Diafragme

Diafragma je upogibna podporna konstrukcija iz armiranobetonskih na mestu izdelanih

panelov običajne debeline od 40 do 120 cm in širine 3 do 6 m. Prednost diafragme je v

tem, da dobimo kontinuirano steno, ki je lahko tudi del objekta.

Armatura je zaradi pravokotnega prereza bolje izkoriščena, konstrukcija je lahko

vodotesna. Za izvedbo diafragme se najprej izdela uvodni kanal, ki sluţi kot vodilo

grabilca med izkopom panela diafragme. Bager spusti čeljust grabilca do uvodnega

kanala in prične z izkopavanjem materiala, ki ga odlaga na transportno vozilo. Medtem se

aktivira črpalka za betonitno izplako, ki napolni vodilni kanal ter sluţi kot zaščita pred zruški

zemljine. Sledi vgradnja armaturnega koša, ki ga vstavimo v panel diafragme s

pomočjo bagra. Po vgradnji armature sledi faza vgradnje betona, kateri izpodriva laţjo

betonitno izplako. Zaradi mešanja betonita in betona se na vrhu diafragme ustvari mešanica

obeh materialov, ki zmanjšuje nosilnost, zato ta del tudi odstranimo.

Za izvedbo diafragme se uporablja bager s hidravlično čeljustjo, s katero se izvaja izkop in

iznos izkopanega materiala po panelih. Izkop panela se izvaja izmenično za parne in

neparne segmente. Pred pričetkom izkopa se izvede vodilna stena (1), ki sluţi kot vodilo

Slika 3.8: Faze izvedbe diafragme


hidravličnim čeljustim (2). Za zagotavljanje stabilnosti sten med izvedbo se uporablja

podporna tekočina - suspenzija vode in bentonita. Podporna tekočina se pripravlja v

mešalni postaji in se preko pretočnih črpalk in cevovodov dovaja v izkopano jamo (3). Po

končanem izkopu in čiščenju jame se vstavi armaturni koš (4).

Največkrat se armira le zgornji nosilni del konstrukcije, spodnji del stene pa preprečuje

dotok podzemne vode v gradbeno jamo. Betoniranje diafragme se izvaja s kontraktorskimi

cevmi (5), pri čemer je treba upoštevati navodila za podvodno betoniranje. Potrebno je

preprečiti mešanje betona z izplako, ki bi povzročila diskontinuiteto panela. Sveţ beton

izpodriva bentonitno izplako, ki se jo prečrpava nazaj v sedimentacijske bazene, kjer se jo

pripravi za nadaljnjo uporabo.

3.3.5 Injektiranje

Injektiranje je postopek, pri katerem vtiskamo suspenzijo v praznine, kaverne in razpoke, ki

se nahajajo v kamninah oz. zemljinah, z namenom, da izboljšamo nosilnost primarne

zemljine oziroma kamnine. Z namenom, da bi dosegli ţeljene rezultate, najprej zvrtamo

vrtino v kamnino. Potem skozi to vrtino vtisnemo, in to počnemo tako dolgo, dokler niso

vse razpoke v okolici vrtine zapolnjene z injekcijsko maso.

Injektiranje ima v modernem inţenirstvu zelo široko območje uporabe:

zmanjšanje prepustnosti;

preprečevanje erozije pod temelji;

povečanje nosilnosti temeljnih tal pod večjimi zgradbami in zmanjšanje

derformabilnosti materiala v temeljih (konsolidacijsko injektiranje);

da poveţemo različne strukturne elemente v homogeni zgradbi, tako da vtisnemo v

stik med dvema elementoma izbrano suspenzijo (uporaba predvsem pri saniranju

jezov);

izboljšamo nosilnost armature v zgradbah;

zagotovimo nosilnost sider;

izravnavanje posrednih objektov;

za zapolnjevanje praznin med primarno podgradnjo in kamnino v tunelih

(kontaktno injektiranje);


za ojačanje in popravilo zgodovinsko pomembnih objektov;

za utrditev podvodnih objektov, tako da vtiskamo suspenzijo v prej

nasuti material in uporaba injektiranja še v mnogih drugih primerih.

Injektiranje se v osnovi deli na štiri pomembnejše sklope:

zapolnjevanje praznih prostorov v tleh;

kontaktno injektiranje;

kompaktno injektiranje;

konsolidacijsko injektiranje;

jet-grouting.

3.3.5.1 Zapolnjevanje praznih prostorov v tleh

Injekcijska masa oz. suspenzija se vtiska v tla tako dolgo, dokler niso zapolnjeni vsi prazni

prostori v tleh. To je doseţeno takrat, ko se injekcijska masa pojavi na ustju predhodno

izvrtane vrtine ali ko se bistveno poveča pritisk na črpalki, s katero vtiskamo injekcijsko

maso v tla.

Slika 3.9: Zapolnjevanje praznin v tleh


3.3.5.2 Kontaktno injektiranje

Kontaktno injektiranje je proces zapolnjevanja praznin med kamninami in betonskimi

strukturami. Torej je namen kontaktnega injektiranja zagotovitev potrebnega kontakta med

kamnino in določeno strukturo (kontakt med hribino in primarno podgradnjo v tunelu).

Kontaktno injektiranje se ne izvaja tam, kjer so prostori za oblogami širši od enega metra. V

teh primerih kontaktno injektiranje ni pripmerno. Če imamo praznine manjših dimenzij, to je

nekaj 10 centimetrov, se za zapolnjevanje le-teh uporablja cementna suspenzija. Če pa imamo

večje praznine, pa lahko v cementno suspenzijo dodajamo različne aditive, kot so različni

peski in podobno.

Izvedba kontaktnega injektiranja za zapolnjevanje praznin za primarno oblogo tunela

poteka po sledečem postopku. Injekcijske vrtine se zvrtajo do globine enega metra v

kamnino. Razmak med njimi naj bo od 1,5 metra do 3 metrov. Injektiranje se izvaja od

spodaj navzgor v pasovih od ene vrste odprtin do druge. Ko suspenzija prelije naslednjo

vrtino v vertikalni smeri, se lahko injektiranje prestavi tudi v horizontalni smeri. Črpalki

morata biti nastavljeni tako, da tlak pri injektiranju ne preseţe 10 barov, kajti pri

pretiranemu visokemu tlaku lahko nastanejo poškodbe na primarni oblogi predora.

3.3.5.3 Kompaktno injektiranje

Kompaktno injektiranje se večino uporablja za stabilizacijo tal pod objekti. Uporablja se tudi

za stabiliziranje temeljev večjih objektov, vključujoč mostove in tla pod piloti. Vsem

tipom zemljin se lahko izboljša nosilnost tal, vendar je efektivnost injektiranja odvisna od

vrste zemljine in njene gostote.

Prednosti kompaktnega injektiranja:

minimalne motnje na strukture in okolna tla med izvajanjem injektiranja;

kljub temu je pomembno, da napolnimo vse izvrtane vrtine v strukturi kot tudi v

njeni okolici. Oprema za injektiranje se lahko nahaja nekaj metrov od samega delovišča,

kamor štejemo mešalec, črpalko in vso ostalo potrebno opremo za učinkovito


injektiranje;

minimalno tveganje med izvedbo;

izkopavanja, ki lahko ogroţajo stavbe oziroma njene obdajajoče zgradbe niso

nevarna za same delavce;

podpira lahko celotno zgradbo;

veliko zgradb stoji na slabih temeljnih tleh, ki jih je potrebno ojačati, prav tako

temelje pod stenami zgradbe. To lahko izvedemo tudi z mikro-piloti, vendar je to

bistveno laţje izvesti s kompaktnim injektiranjem. Injektiranje zmanjšuje posedanja tal

pod zgradbami ter ima tudi naslednje prednosti;

večja fleksibilnost;

talna voda nima vpliva na ta tip injektiranja;

podzemna voda nima bistvenega vpliva niti na vtiskanje injekcijske mase, niti ne

na učinkovitost injektiranja.

Slika 3.10: Primer kompaktnega injektiranja


Slabosti kompaktnega injektiranja:

relativno slaba učinkovitost injektiranja na površju;

(Slabo učinkovitost doseţemo takrat, ko je nadkritja zelo malo, kar pomeni, da v zelo

plitvih globinah ne dosegamo ţeljenih rezultatov);

ta vrsta injektiranja je neučinkovita za bliţnja nepodprta pobočja;

teţave pri oceni rezultatov injektiranja;

nevarnost zapolnitve podzemnih vodov.

3.3.5.4 Konsolidacijsko injektiranje

Konsolidacijsko injektiranje v primerjavi s kontaktnim zajema injektiranje bistveno

debelejših plasti kot pa kontaktno. Njegova uporabnost je velika, recimo pod temelji

zgradb, v okolici tunelov, za pilotnimi stenami in utrjevanje čela podzemnih izkopov.

Njegov namen je vzpostaviti ali izboljšati in homogenizirati hribino oz. zemljino, ki je

razrahljabna, ko smo izvajali izkop podzemnega prostora. Globina injektiranja je predvsem

odvisna od tipa in strukture zemljine.

Glavni namen tega injektiranja je zmanjšanje deformabilnosti kamnin, praznine morajo

biti zapolnjene z injekcijsko maso. Kadar injektiramo pod temelji zgradb, je pomembna

kontrola injektiranih tlakov, saj ta lahko poškoduje tudi temelje. Cementni suspenziji moramo

dodajati različne aditive, da suspenziji povečamo njeno permeabilnost in laţjo pretočnost z

vsebnostjo čim manj vode. Uporabljajo se podobne injekcijske vrtine kot pri kontaktnem

injektiranju, le da jih poglobimo do takšne globine, kot je to potrebno.

Injekcijski pritisk je odvisen od velikosti praznin v kamninah in od vrste same zemlje oz.

kamnine. Če imamo večji pritisk, lahko posledično doseţemo večjo stopnjo konsolidacije

same suspenzije. Pritisk je tudi omejen z debelino nadkritja, kar pomeni, če je nadkritja

premalo, se lahko suspenzija pojavi na površini. Če pride do dviganja površja, moramo

tlak vtiskanja zmanjšati. Gostejša suspenzija in niţji tlak sta tako primerna za injektiranje

bliţje površju.

Če imamo praznine zapolnjene z drobnimi delci, je potrebno predhodno izpiranje. To

izvedemo tako, da v vsako drugo vrtino vtiskamo zmes vode in zraka pod pritiskom.

Čiščenje je končano takrat, ko iz sosednjih vrtin priteče čista voda.


3.3.6 Jet-grouting

Pri jet-grouting tehnologiji z močnim pritiskom popolnoma spremenimo strukturo tal v

okolici vrtine do potrebne globine. Sočasno se ob vrtini vtiska injekcijska masa pod

pritiskom in tako nastane homogena zmes, ki se po določenem času strdi in doseţe

določeno tlačno trdnost. Ta tehnologija se lahko izvaja v različnih kamninah oziroma

zemljinah. Zmes, katero vtiskamo skozi šobe na vrtalni glavi, je sestavljena iz vode,

cementa in pepela. Po potrebi se dodajajo različni aditivi. Bistvena prednost jet-groutinga

pred ostalimi tipi injektiranja je v tem, da jo lahko uporabljamo v finejših materialih s

premerom zrn manjših od 0,06 mm. Prepreke, na katere naletimo med izvajanjem (kosi

drv, večji kamni), lahko preprosto zalijemo z injekcijsko maso. Ta vrsta injektiranja nima

ovir glede globine, saj je največja doseţena globina pri izdelavi jet-grouting pilotov 70 m.

Ta tehnologija zahteva zelo visok tlak od 300 do 700 barov, injekcijsko maso pa vtiskamo s

hitrostjo 250 do 330 m/s. Velika hitrost injekcijske mase nam omogoča rušenje oz. rezanje

strukture tal in njeno mešanje z zemljino ali ostalimi kamninami.

Slika 3.11: Jet-grouting tehnologija


Poznamo tri osnovne postopke izvedbe jet-grouting injektiranja:

enosistemski način (injekcijska masa);

dvosistemski način (injekcijska masa + voda ali zrak);

trosistemski način (injekcijska masa + voda + zrak).

Vsi trije postopki so izvedeni po enakem principu. Najprej izvrtamo vrtino do potrebne

globine, na kateri se prične injektiranje. Ko izvrtamo vrtino na ţeljeno globino, pričnemo z

vtiskanjem injekcijske mase. Sam postopek in hitrost pomika vrtalnega drogovja iz vrtine

nam narekuje potreba, kako velik oziroma debel jet-grouting pilot ţelimo doseči. Vtiskanje

injekcijske mase se izvaja tako dolgo, da je pilot izveden do nivoja tal, na katerem stoji

stroj. Pri izdelavi vrhnjega dela pilota prihaja do iztekanja večje količine injekcijske mase,

ki jo je potrebno na primeren način odstraniti.

Slika 3.12: Prikaz postavitvve enofluidnega sestava za izvedbo jet-grountig


3.3.6.1 Enosistemski način

Enosistemski način je najbolj razširjen postopek jet-groutinga. Pri tem postopku

injekcijska masa sluţi za rušenje zemljine in mešanje injekcijske mase. To je v načelu in-

situ mešanje. Orientacija rotirajoče injekcijske mase je lahko vse od vertikale in do

horizontale. Za horizontalno injektiranje se vedno uporablja enosistemski način, kajti če bi

uporabljali dvo ali trosistemski način, bi na ustju vrtine iztekalo precej več mase kot pa pri

enosistemskem načinu.

Premeri pilotov, ki so doseţeni s tem postopkom, so naslednji:

40-60 centimetrov v glini;

50-120 centimetrov v peskih.

Premer slopa je odvisen od tlaka vtiskanja injekcijske mase. Kritični element je

visokotlačna črpalka, saj mora imeti pretok cca. 60 do 220 l/min, tlak od 400 do 500 barov in

takšne pogoje mora zagotavljati kontinuirano 8 ur.

Slika 3.13: Zaščita gradbene jame in podpora temelja z jet-grouting piloti


Pribor za vrtanje in injektiranje ima premer 90 - 110 milimetrov, debelino ostenja vrtalnega

drogovja pa 10 milimetrov. Vrtanje, ki se izvaja, je lahko rotacijsko, udarno rotacijsko ali

kombinacija rotacijskega vrtanja in izpiranja tla. Ko z vrtanjem doseţemo ţeljeno globino,

vključimo visokotlačno črpalko in pričnemo injektiranje s stalnim rotiranjem in dvigovanjem

jcelotnega pribora in tako prične nastajati jet-grouting sklop v tleh.

3.3.6.2 Dvosistemski način

Sistemsko gledano je ta metoda popolnoma enaka kot pri enofluidnem sestavu. Razlika je

v tem, da zaradi prisotnosti zraka pride do povečanja premera pilota za 2 do 2,5 krat glede

na enofluidni sistem.

Povečani premer pilota je posledica naslednjih dejstev:

1) Stisnjeni zrak prereţe cono med injekcijsko maso in podzemno vodo, tako se

injekcijska masa širi dvakrat hitreje, kot če ne bi bilo prisotnega zraka.

2) Razbita tla se ne morejo povrniti nazaj v injekcijsko maso, kar zmanjšuje izgubljeno

energijo povzročeno s turbolenco.

3) Delci razbitih tal se pomikajo iz cone rezanja skozi mehurčke stisnjenega zraka proti

površini.

Slika 3.14: Enofazna tehnologija


Pomanjkljivost te metode je, da stisnjeni zrak ostane v tleh, in zato je lahko izdelan pilot

slabše kvalitete kot pri enosistemskem načinu.

Oprema za to metodo je malce kompleksnejša kot pa pri enosistemskem načinu. Drogovje

mora imeti dve ostenji. Po notranji cevi se standardno pretaka injekcijska masa, prostor

med zunanjim ostenjem in notranjim pa se uporablja za pretok zraka. Ta prostor je širok

pribliţno 5 mm.

Pomembno je le, da je ta prostor vedno čist. Če vrtamo v večjih globinah, je velika

verjetnost, da se ta prostor za zrak zapolni z injekcijsko maso. Kajti globlje kot smo, večja

sila je potrebna za vrtanje in tudi zemeljski pritiski so večji. Na istem principu deluje, če se

kot druga komponenta uporablja voda.

3.3.6.3 Trosistemski način

Ta metoda je najzahtevnejša za izvedbo, saj imamo tu prisotne tri fluide: injekcijsko maso,

zrak in vodo. Pri tej metodi izperemo na površino bistveno več delcev tal, ki jih je potrebno

nadomestiti z ustrezno večjo količino injekcijske mase, tudi do 50%.

Premeri, ki jih lahko doseţemo, so: v glini do 150 cm, v peskih do 250 cm. To omogoča

izpiranje delcev proti površini in posebna injekcijska zmes.

Slika 3.15: Dvofazna tehnologija


Pomembno je, da sta iztok vode in zraka nad iztokom injekcijske mase. Kako so

razporejeni po notranjosti drogovja, ni določeno. Ponavadi se centralna cev uporablja za

injekcijsko maso, srednja za vodo in zunanja za zrak.

Slika 3.16: Trofazna tehnologija


3.3.7 Zemeljske pregrade

Zemeljske pregrade prenašajo na podlago znatne obremenitve zaradi lastne teţe,

hidrostatičnih in hidrodinamičnih vplivov. Razporejene so na veliki površini terena, tako

da lahko takšne pregrade gradimo tudi na manj ugodnih področjih (večja stisljivost in mala

striţna odpornost vgrajenih materialov). Na takšnih temeljnih tleh moramo praviloma

graditi masivne toge pregrade. Kadar pa temeljna tla pod pregrado niso dovolj trdna, je

priporočljivo, da geotehnične rešitve izvedemo z zemeljskimi pregradami izvedenimi iz

lokalnih materialov.

Poznamo različne vrste zemeljskih pregrad:

homogene,

pregrade z dodanimi drugimi materiali.

3.3.7.1 Homogene zemeljske pregrade

Homogene pregrade, ki so sestavljene iz ene vrste materiala, kateri mora biti malo

prepusten, da precejanja vode skozi pregrado ostanejo v tehnično dovoljenih mejah.

Homogena pregrada ni trajno stabilna.

Mora imeti filtre, ki so lahko:

ploskovni pod dolvodnim delom pregrade in

vertikalni v osrednjem delu prereza, ki so povezani z dolvodnim temeljem.

Vode, ki se zbirajo v filternih slojih, ki so skozi posebne odprtine povezani z dolvodnim

temeljem, se zbirajo na najniţjem horizontu.

Za ureditev zbiranja in odvajanja teh voda uporabljamo drenaţe, vodoravne drenaţe laţje

vgrajujemo od vertikalnih, vendar te niso dovolj učinkovite, če telo pregrade ni dovolj

izotropno prepustno.


Čeprav je raščen material po vrsti homogen, postane zaradi vgrajevanja v plasteh

anizotropno prepusten. Posledica tega je spremenjena mreţa strujnic in nivojnic z večjo

omočeno cono in večjo cono precejanja. Vidimo, da vodoravna drenaţa v izotropnem

materialu ne omogoča dreniranje vode v dolvodnem delu pregrade, navpična drenaţa pa

omogoča bolj učinkovito dreniranje vode na dolvodnem delu, kot tudi v prepustnem

nasipu. Značilnost teh pregrad je, da so gorvodne in dolvodne breţine relativno poloţne

(malo prepustni materiali imajo manjšo striţno trdnost). Zaradi tega so nizke pregrade

praviloma homogenega prereza.

Slika 3.17: Zemeljska pregrada Beardsley (USA):

(1) neprepustno jedro, melj, pesek in

gramoz do ф 7,5 cm; (2) polprepustni prehodni materiali, pesek in gramoz do ф 7,5 cm,

drobnejši proti prerezu 1; uvaljan gramoz z oblivanjem; (4) pesek, gramoz z oblivanjem,

izbran za večjo prepustnost; (5) dobro granuliran kamniti nasip, delci > 7dm3, (6) zemeljski

material, min ф=35°.


3.3.7.2 Zemeljske pregrade z dodanimi drugimi material

Zemeljske pregrade z dodanimi drugimi materiali so zgrajene tako, da ugodne fizikalne

lastnosti materialov izkoristimo na najboljši moţen način za doseganje najugodnejše

stabilnosti in ekonomičnosti pregrade. Malo prepustni materiali imajo majhno striţno

trdnost, zato zahtevajo poloţnejše breţine. Skozi polprepustne materiale teče večja količina

vode, imajo pa večjo striţno trdnost.

Vsaka površina prereza ima svojo funkcijo glede na lastnost materiala. Del pregrade,

sestavljen iz malo prepustnega materiala imenujemo jedro, ki preprečuje močnejše

precejanje vode skozi pregrado.

Gorvodno in dolvodno od jedra so podporni nasipi, ki se gradijo s prepustnejšimi materiali z

večjo trdnostjo. Gorvodni material mora biti dovolj prepusten, kajti voda lahko v porah

znatno zaostaja, zlasti pri nihanjih gladine vode v jezeru. S tem preprečimo pojav

najnevarnejšega strujnega tlaka v pregradi.

Dolvodni material je lahko manj prepusten, saj se z vertikalnimi drenaţami repreči

precejevanje vode na površino dolvodne breţine.

Poloţaj določenih materialov je odvisen od:

lastnosti materiala,

lastnosti temeljnih tal ter

od pogojev grajenja itd.


Slika 3.18: Prerez zemeljske pregrade iz več materialov Polisades (ZDA):

(1) izbrana glina z meljem in peskom, zbitih po plasteh debeline 15 cm; (2) izbrana glina z

meljem in peskom, zbitih po plasteh debeline 15 cm in z dodatkom kamenja; (3) izbrana

glina z melje

Porni tlak, ki nastane v glinastem materialu, icer zmanjšuje striţno trdnost, vendar

dovoljuje projektiranje bolj strmih breţin jedra, ker porni tlak v tankem jedru hitro upade.

Filtrski sloji preprečujejo, da ne nastane erozija in s tem degradacija jedra, omogočajo pa

tudi delovanje drenaţ.

Slika 3.19: Zemeljska pregrada Sabljaci:

(1) zbita glina; (2) zbita humusna glina; (3)


4 POMEN HIDROELEKTRARN NA REKI SAVI IN HE BREŢICE

Splošno

Voda je edini naravni vir, ki ga je v sicer surovinsko siromašni Sloveniji v izobilju.

Visokogorja na severozahodu Slovenije zadrţujejo prodore toplih in vlaţnih zračnih mas iz

Sredozemlja, ki prispevajo k obilici padavin na podalpskem področju, iz katerega se

napajajo vodotoki osrednje Slovenije.

Reka Sava je s svojimi pritoki najpomembnejši vodotok, s porečjem, ki obsega 53.6%

(10.872 km2) celotne površine Slovenije, zanjo je značilen spremenljiv reţim toka saj v

gornjem toku prevladuje sneţno-deţni reţim, ki v spodnjem toku prehaja v deţno-sneţni

reţim. Letni maksimumi se pojavljajo pomladi in jeseni, letni minimumi pa poleti in

pozimi. Posebno značilen je hudourniški značaj vodotoka, kjer je razmerje med sušnim in

poplavnim pretokom 1:100; v ekstremnih razmerah lahko tudi do 1:250.

Porečje Save je za razliko od ostalih glavnih vodotokov energetsko najmanj izkoriščeno

kar je prikazano v tabeli 6. Od razpoloţljivega hidropotenciala Save z Ljubljanico je trenutno

izkoriščenih 18,5%, kar pomeni 12,5% deleţ celotne proizvedene hidroenergije v

Sloveniji. Na Dravi je razpoloţljivi potencial praktično v celoti izkoriščen, na Soči z

Idrijco pa znaša 34%.

Porečje Save je v energetskem smislu razdeljeno na tri odseke:

Gornja,

Srednja in

Spodnja Sava


Ideja o energetski izrabi Save sega na začetek prejšnjega stoletja, ko si bile narejene prve

študije za izgradnjo verige hidroelektrarn. Ţe takrat je bila predvidena sklenjena veriga

hidroelektrarn vzdolţ celotnega toka Save (slika 11.1), pri čemer so bile načrtovane čelne

akumulacije v gornjem toku (HE Moste in HE Radovljica), ki bi s sezonsko akumulacijo

zagotavljale obratovalno sposobnost verige v sušnem delu leta.

Neposredno po vojni se je pričela gradnja hidroelektrarn na zgornji Savi: HE Moste (1952) in

HE Medvode (1953). Dela na izgradnji verige so nato zastala in šele leta 1986 je bila

dograjena naslednja hidroelektrarna pri Mavčičah. V tem času so bili zaradi

naravovarstvenih razlogov v celoti opuščeni načrti za akumulacije na gornji Savi

(Radovljica, Radovna).

Tabela 4.1: Hidroenergetski potencial slovenskih rek (Porenta 2002 z dopolnitvami)

VODOTOK

BRUTO

POTENCIAL

TEHNIČNO

IZKORISTLJIV

POTENCIAL

IZRABLJEN

POTENCIAL

DELEŢ

IZRABE

(GWh/leto) (GWh/leto) (GWh/leto) (%)

Sava z

Ljubljanico

4.134 2.794 517 18=5

Drava 4.301 2.896 2.833 97:8

Soča z Idrijco 2.417 1.442 491 34,0

Mura 928 690 0 0

Kolpa 310 209 0 0

Ostali vodotoki 7.350 1.114 284 25,5

SKUPAJ 19.440 9.145 4.125 45,1


Z opustitvijo čelnih akumulacij v gornjem toku reke Save, je postala aktualna veriga 15.

pretočnih elektrarn od Medvod do drţavne meje pri Mokricah. Vlogo čelnih bazenov

prevzemata akumulaciji hidroelektrarn Mavčiče in Medvode, vlogo izravnalnih bazenov pa

akumulacija hidroelektrarne Vrhovo in deloma akumulacije Jevnica, Kresnice in Ponoviče.

Gradnja verige hidroelektrarn na Savi je bila pričeta na odseku spodnje Save, ki je zaradi

pritoka Savinje in Krke, energetsko tudi najbolj pomemben. Hidroelektrarna Vrhovo, prva

v nizu, obratuje od leta 1993, hidroelektrarna Boštanj pa je pričela z obratovanjem pred

tremi leti, torej leta 2006. in hidroelektrarna Blanca v letu 2008. Ostale hidroelektrarne;

Krško, Breţice in Mokrice so pa v različnih fazah postopkov umeščanja v prostor.

Predvidoma bo veriga na spodnji Savi dokončana najkasneje do leta 2018.

Hidroelektrarne na srednji Savi

Hidroelektrarne na srednji Savi bodo povezale stopnje na zgornji in spodnji Savi v

sklenjeno verigo. Na odseku je predvidenih 9 energetskih stopenj in se v geografskem

smislu deli na območji:

Ljubljanske kotline s hidroelektrarnami; Jeţica, Šentjakob, Zalog, Jevnica,

Kresnice in Ponoviče,

Kanjonski del Zasavja s hidroelektrarnami; Renke, Trbovlje in Suhadol.

Pogoje za izkoriščanje energetskega potenciala srednje Save predpisujejo akti o podelitvi

koncesije, ki je bila podeljena Holdingu slovenskih elektrarn. Izgradnja verige na srednji

Savi bo trajala predvidoma 20 let in bo v fazi priprave strokovnih osnov za pričetek

postopka umeščanja objektov v prostor.

Instalirani pretok verige na srednji Savi je opredeljen na način, da omogoča proizvodnjo

električne energije v taktu z hidroelektrarnami na zgornji in spodnji Savi:

na odseku do Zaloga znaša Qi=260 m3/s,

pod sotočjem z Ljubljanico pa Qi=400 m3/s.


Bruto potencial na odseku srednje Save znaša Wb=1.185 GWh/leto in je ocenjen na osnovi

hidroloških podatkov v obdobju med 1961-1990, z upoštevanjem povprečnih letnih

pretokov in bruto padcem 117 m, ki predstavlja razliko med spodnjo vodo v Medvodah in

zgornjo koto na Vrhovem. Povprečna letna neto proizvodnja verige na srednji Savi je

ocenjena na: Wn=994 GWh/leto; moč na pragu pa: Pm=295,4 MW. Karakteristični

podatki o posameznih energetskih stopnjah so razvidni iz tabele 2.

Tabela 4.2: Podatki o posameznih energetskih stopnja HE.

VOLUMEN

AKUMULACIJE

NETO

PADEC

INSTALIRANA

MOČ

LETNA

PROIZVODNJA

(10

6m

3) (m) (MW) (GWh)

HE Jezica 0,4 26,0 54,5 151,4

HE Šentjakob 1.9 7,3 15,9 52,4

HE Zalog 1,1 7,2 15,7 52,8

HE Jevnica 2,4 6,9 22,9 101,4

HE Kresnice 1=5 8,3 27,7 96,4

HE Ponoviče 1.4 18,8 63,0 190,7

HE Renke 0,4 8,5 28,6 97,9

HE Trbovlje 0,3 8,3 27,8 97,6

HE Suhadol 0,7 11,7 39,3 153,4

SKUPAJ 295,4 994,0


Slika 4.1: Prikaz Hidroelektrarn na spodnji Savi.

Glede na zasnovo objektov na srednji Savi, sta predvidena dva tipa hidroelektrarn:

rečne (pogonski objekt je sestavni del pregradnega objekta, hidravlični padec

pa predstavlja geodetska višina med gladino v akumulaciji in spodnjo vodo pod

pregrado z dolvodno leţečo strojnico) in

derivacijske elektrarne (po opisu objektov iz Uredbe o koncesiji, sta hidroelektrarni

Jeţica in Ponoviče predvideni kot derivacijski, ostale pa rečne. V teku je priprava

projektnih zasnov, kjer je predvideno, da se zaradi racionalizacije gradnje in

zmanjševanju vplivov na okolje derivacijske elektrarne nadomestijo z rečnimi

elektrarnami.


Vloga HE na Savi v elektroenergetskem sistemu

S spremembo strukture preskrbe z električno energijo (stalno večanje % termo energije),

ter osamosvojitvijo slovenskega elektroenergetskega sistema (EES) v sistemu evropske

interkonekcije (UCPTE), se je spremenila vloga hidroelektrarn v sistemu. Manjša se

njihova vloga pri pokrivanju konstantnega dela dnevnega diagrama obteţbe in veča

potreba po proizvodnji vršne energije ter po sposobnosti za prevzemanje primarne in

sekundarne regulacije.

Skupaj s prestrukturiranjem naše industrije se zaradi zmanjšanega deleţa velikih

porabnikov veča razmerje med vršno in pasovno obremenitvijo. Energija termoelektrarn ali

energija, ki jo bomo uvaţali, bo namenjena kritju potreb pasu, energija v vršnem delu

diagrama (predvsem pa moč), pa mora biti po energetsko ekonomski logiki proizvedena

čim bliţje potrošnji.

Poudariti pa je potrebno tudi izpolnjevanje pogojev za vključevanje EES v evropske

energetske interkonekcije, ki obsegajo:

aktiviranje ustrezne rezervne moči pri izpadu največjega agregata (preko 300

MW),

razpolaganje z rezervo delovne moči za regulacijo frekvence in moči (preko

±180MW).

Pridruţitev Evropski skupnosti in uvedba trga električne energije narekuje EES,

zagotavljanje iz svojih proizvodnih kapacitet lastne rezerve konične moči, rezervne moči

za regulacije, rezerve jalove moči za regulacijo napetosti in črnega starta pri razpadih

sistema. Veriga hidroelektrarn na Savi bo glede na predvideno vlogo v EES obratovala v

dnevnem reţimu po principu pretočne akumulacije, pri čemer bosta hidroelektrarni

Mavčiče in Medvode prevzeli vlogo čelnega akumulacijskega bazena, hidroelektrarne

Jevnica, Kresnice, Ponoviče na srednji Savi in Vrhovo na spodnji Savi, pa do dograditve

celotne verige vlogo izravnalnih in kompenzacijskih bazenov.


Po dograditvi celotne verige bodo omenjene akumulacije na posameznih odsekih prevzele

vlogo vmesnih izravnalnih bazenov, akumulaciji Breţice in Mokrice pa vlogo izravnave

celotne verige.

Moţnost obratovanja po principu pretočne akumulacije se bo povečevala s stopnjo

zgrajenosti verige. V začetku bodo elektrarne obratovale preteţno pretočno. S

povečevanjem števila stopenj se bo povečala sposobnost verige za proizvodnjo variabilne

in vršne energije ter regulacijske moči. Obratovanje bo odvisno tudi od predpisanih

pogojev in omejitev obratovanja, ki jih narekujejo ostali koristniki vodotoka.

SAVI Učinki gradnje hidroelektrarne na Savi

Poleg energetskih, so pričakovani še drugi koristni učinki izgradnje hidroelektrarn na

srednji Savi:

povečana zaščita pred škodljivim delovanjem voda,

izboljševanja vodooskrbe,

čiščenja odpadnih voda,

ureditev prometnega in energetskega omreţja,

druţbeno razvojni gospodarski učinki,

povečanje moţnosti razvoja rekreacijskih potencialov ter drugo.

Pri hidroelektrarnah vedno poudarjamo tudi vlogo, ki jo imajo objekti v zagotavljanju

stabilnih odtočnih razmer v vodotoku. Posegi so naravnani tako, da v ničemer ne

poslabšujejo stanja v vodotoku, temveč morajo rešitve predstavljati novo, kvalitetnejšo

vrednost v prostoru. Pri načrtovanju objektov na srednji Savi so zahtevani posebni zaščitni

ukrepi, kot so:

zagotavljanje poplavne varnosti,

varovanje kvalitete in količine podtalne vode ter

varovanje vodnega reţima in rečne dinamike.


Ob tem pa je treba zagotavljati tudi:

prehodnost jezovnih zgradb za vodne organizme,

ohranjanje biološke raznovrstnosti in avtohtonosti habitatov,

ohranjanje in varovanje naravnih vrednot.

Gradnja hidroenergetskih objektov pomeni nesporno pozitivne narodnogospodarske

učinke, saj je slovenska industrija sposobna zagotavljati preteţni del investicije tako z

dobavo opreme, kot z izvedbo.

Vlaganje v izgradnjo hidroenergetskih objektov pomeni nesporno pomemben prispevek k

ohranjanju konkurenčnosti in sposobnosti v prvi vrsti gradbeništva in gradbene industrije,

strojne industrije ter ne na zadnje tudi industrije elektro-opreme. Hkrati z vlaganjem v

hidroenergetske objekte na srednji Savi zagotavljamo delovna mesta in proizvodnjo v

industriji za dobo več deset let.

Z akumulacijami, kot večnamenskimi objekti, rešujemo probleme oskrbe prebivalstva s

pitno vodo, namakanja kmetijskih površin, zaščite pred škodljivim delovanjem vodotoka,

ter urejanje vodnega in obvodnega prostora za turistično-rekreacijske dejavnosti. Z

ureditvami v vplivnem območju akumulacij pa je predvideno celovito urejanje objektov

javne in lokalne infrastrukture, kot so ureditve reguliranja pritokov, prometnic, prehodnosti

pregradnih objektov, komunalne in energetske infrastrukture ter čistilnih naprav.


HE Mokrice

Hidroelektrarna Mokrice predstavlja šesti ter zadnji člen predvidene sklenjene verige

hidroelektrarn na spodnji Savi. Je pretočno akumulacijskega tipa z nameščenimi tremi

cevnimi agregati z instaliranim pretokom 350 m3/s, s petimi pretočnimi polji s prelivno

zmogljivostjo pribliţno 4.600 m3/s ter povprečno letno proizvodnjo 119 GWh.

Predvidena je polna avtomatizacija elektrarne in obratovanje brez posadke ter daljinsko

vodenje iz centra vodenja.

Njena lokacija naj bi bila v bliţini meje s Hrvaško, kjer je Sava ţe obogatena z močjo reke

Krke, in bo v načrtovanem dnevno pretočnem-akumulacijskem reţimu na Savi prevzela

vlogo izravnalnega bazena. Zanimiva je tudi ideja o vzpostavitvi plovnosti Save od Breţic

do Črnega morja . V ta namen naj bi ob HE Mokrice zgradili splavnico za dvigovanje ladij

na drugo stran jezu. Pristanišče zanje bi zgradili v bliţnjih Jesenicah na Dolenjskem in ga

prek elektrarniškega mostu povezali z ţelezniško postajo v Dobovi. Pred tem bo treba

vodni reţim uskladiti še s sosednjo Hrvaško in natančno določiti lokacijo HE Mokrice. Ta

naj bi po dveh od doslej štirih obravnavanih lokacij stala pol na hrvaški, pol na slovenski

polovici Save, ki v tistem delu v dolţini 3,5 kilometra predstavlja naravno mejo med

drţavama.

Akumulacijski bazen hidroelektrarne Mokrice predstavlja skupno z bazenom

hidroelektrarne Breţice izravnalni bazen za celotno verigo hidroelektrarn na Savi in

zajame del poplavnega območja Krškega in Breţiškega polja na levem in desnem bregu

Save, spodnji gorvodno od HE Mokrice. Velikost akumulacijskih bazenov še ni dokončno

določena (ca 3 700 000 m3), saj je odvisna od sklenjenih meddrţavnih sporazumov z

republiko Hrvaško v zvezi z odtočnim reţimom reke Save na drţavni meji, ki so še v fazi

obravnav na pristojnih meddrţavnih komisijah. Poglabljanje struge je problematično

zaradi obstoječih mostov čez Savo oziroma inundacijskega območja sotočja Save in Krke.

Poglabljanje je potrebno predvsem zaradi prevelike izgube padca pri upoštevanju najvišje

kote zajezitve, zaradi varnosti in potreb obratovanja nuklearne elektrarne Krško ter zaradi

zagotavljanja poplavne nevarnosti urbanih območij.

Okvirna kota zajezitve akumulacijskega bazena je 141 m n.m. Koristni volumen bazena po

osnovni rešitvi znaša 3,75 mio m3 vode na denivelaciji 1,3 m. Gorvodno od jezovne


zgradbe so levo in desno predvideni energetski nasipi, ki bodo praviloma tesnjeni do

neprepustne podlage oz. izvedeni v obsegu, ki bo določen s podatki in modeli podtalnice

na Krško-breţiškem polju. Kjer voda preide v obstoječe korito in so merodajni

visokovodni nasipi,tesnjenje ni predvideno.

Zaradi prostorsko omejenih robnih pogojev lokacija jezovne zgradbe hidroelektrarne ni

predmet variantne obdelave. Lahko pa se določijo alternativne ali optimizacijske variante

posameznih ostalih energetskih prostorskih ureditev, predvsem izravnalnega bazena oz.

poteka energetskih nasipov ter izvedbe navezave izravnalnega bazena oz. nasipov na širše

območje Krško-breţiškega polja.

Na podlagi do sedaj izvedenih analiz, so dobljeni predhodni glavni podatki za HE

Mokrice, ki so navedeni v tabeli št. 4.3.

Tabela 4.3: Tehnične specifikacije HE Mokrice

Srednji letni pretok 273,2 m3/s

Q100 3610 m3/s

Koristna prostornina bazena 3.750.000 m3

Nazivna kota zajezitve 141,5 m nadmorske višine

Največja dovoljena denivelacija 1,3 m

Nazivni neto padec 7,37 m

Število prelivnih polj 5

Srednja letna proizvodnja 119,1 GWh

Število agregatov 2

Tip turbine vertikalna dvojno regulirana Kaplanova turbina


Nazivna moč turbine 11,71 MW

Nazivna moč generatorja, cos FI 15 MVA, 0,85

Instalirani pretok 350 m3/s

Nazivni pretok skozi turbino 175 m3/s

Nazivna vrtilna hitrost 93,70 min-1

Nazivna pobeţna hitrost 260 min-1

Marca leta 2009 se je začel izvajati postopek drţavnega prostorskega načrta, katerega

zaključek je predviden v letu 2010 ali leta 2011. V izdelavi je idejni projekt ter ostale

študije, ki so potrebne za drţavni prostorski načrt in idejni projekt.

Januarja 2012 naj bi predvidoma začeli z več kot tri leta trajajočo gradnjo HE Mokrice

(predviden konec enaki naj bi bil julij 2015).

Slika 4.2: Štiri variante umestitve HE Mokrice.


5 GEOLOŠKO-GEOMEHANSKE RAZMERE NA OBMOČJU

GRADBENE JAME HE MOKRICE

Uvod

Na spodnjem toku reke Save je predvidena gradnja verige hidroelektrarn. Na območju

Breţic si je reka vrezala korito v peščeno-prodni kvartarni zasip, ga ponekod tudi prerezala

in segla še v terciarno podlago bazena. Peščeno-prodni zasipi so dobro vodoprepustni,

slabo pa je vodoprepustna pred kvartarna podlaga. Hidrogeološke razmere pomembno

vplivajo na potrebne ureditve HE, zato je predhodno, še pred pričetkom tehničnega

načrtovanja posegov, nujno izvesti detajlne hidrogeološke raziskave ter meritve v

vodonosnikih. V projektni nalogi za izvedbo geotehničinih in hidrogeoloških raziskav na

območju HE Mokrice so bile podane osnove za hidrogeološke raziskave, ki so bile

izvedene s strukturnimi in geomehanskimi vrtinami v oktobru in novembru 2008. Skupaj je

bilo na Breţiško-Dobovskem polju v tem času izvrtano 26 geomehanskih vrtin in 4 globlje

strukturne vrtine. V vseh vrtinah so bili izvedeni hidrogeološki testi za določitev

hidrodinamičnih parametrov vodonosnika. (Poročilo o hidrogeoloških preiskavah na

območju HE Mokrice, 2009).

Geografski pregled območja

Breţiško-Dobovsko polje je nadaljevanje Krškega polja v smeri proti jugovzhodu. Na

severu je omejeno z Bizeljskim gričevjem na jugu pa s pogorjem Gorjancev. Nekako po

sredini polja teče reka Sava, njeni levi pritoki pa so potoki Bučulen, Gabrnica in Negot.

Potoki tečejo po deloma reguliranih in deloma melioriranih strugah. Največji levi pritok je

reka Sotla, po njej pa poteka tudi drţavna meja s sosednjo Hrvaško. Teren je poloţen,

ponekod so razvite rečne terase, celotno območje je pod vplivom intenzivnega kmetijstva,

ki predstavlja potencialno nevarnost za kvaliteto podzemnih voda. Posamezni deli polj so

poraščeni z gostimi gozdovi listavcev, predvsem jelše, bukve in hrasta. Ker je teren


ravninski je tudi poseljenost območja velika. Največje mesto so Breţice, večja strnjenja

naselja pa Mostec, Čateţ ob Savi, Dobova, Loče itd. Območja neposredno ob Savi so

poplavna, naselja pa so posledično zavarovana s protipoplavnimi nasipi, ki segajo od

Breţic do Mihalovca na levem bregu in do Podgračena na desnem bregu reke. (Poročilo o

hidrogeoloških preiskavah na območju HE Mokrice, 2009).

Preiskave na območju HE Mokrice

Iz jedra vrtin na območju HE Mokrice je bilo odvzetih 455 vzorcev zemljin in kamnin.

Preiskave v laboratoriju so bile izvedene v okviru standarda SIST ENV 1997-2:2004.

Izvedene so bile naslednje terenske in laboratorijske raziskave. (Poročilo o hidrogeoloških

preiskavah na območju HE Mokrice, 2009).

Terenske raziskave:

strukturno geološko, hidrogeološko in inţenirsko - geološko kartiranje,

strukturno in geomehansko vrtanje,

presiometrične meritve,

meritve z dinamičnim penetrometrom DPSH in SPT meritve,

meritve s seizmičnim dilatometrom SDMT,

hidrogeološke raziskave (črpalni preizkus, nalivalni preizkus, infiltracijski

preizkusi),

geofizikalne raziskave.

Laboratorijske raziskave:

preiskave vlaţnosti,

preiskave naravne in suhe gostote,

preiskave Atterbergovih meja plastičnosti,

preiskave zrnavosti,


preiskave direktnega striga,

preiskave enoosne tlačne trdnosti,

preiskave stisljivosti in vodoprepustnosti v edometru,

preiskave točkovnega trdnostnega indeksa,

preiskave triosne striţne trdnosti kamnin,

preiskave v gradljivosti material po Proctorju,

sejalne analize za določitev vodne propustnosti.

Splošni geološki opis na podlagi popisa jeder

Debelina kvartarnega peščeno-prodnega zasipa v večjem delu presega 5 m. V splošnem

povsod prevladuje prod, ki ga je cca 75 %, peska pa 25 %, Prodniki so v glavnem

karbonatni, silikatni in klasični, ki pa so redki. Prod je slabo sortiran in v splošnem zelo

dobro zaobljen. Velikost prodnikov variira od 0.5 do 10 cm. Peščeno-prodni zasip navzgor

večinoma prekrivajo plasti peščeno-glinenih meljev. Debelina slednjih je od nekaj dm do 1

m. Humusna plast je povsod razvita in dosega debelino do 0.5 m.

Podlago kvartarnega zasipa večinoma tvori za vodo zelo slabo do neprepustni miocenski

lapor oz. laporovec (ponekod je tudi uporabljeno poimenovanje melj in meljevec, vendar

smo se zaradi precejšnje vsebnosti karbonatne komponente v sedimentu odločili za

poimenovanje lapor oz. laporovec). Ta je značilno svetlo do temno sive barve, je gost in

večinoma homogen. Ponekod je lapor rahlo peščen in sljudnat. Jedra vrtin so pokazala, da

lapor navzgor prepereva v sive, srednje do teţko gnetene peščene gline. Debelina teh glin

ne presega 1 m. V laporju se ponekod pojavljajo lupinice drobnih školjk in foraminifer.

Na desnem bregu Save, na območju Ribnice, so geomehanske vrtine (BM-1, BM-2),

navrtale tudi litotamnijski apnenec kot pred kvartarno podlago. Litotamnijski apnenec,

deloma precej peščen in v zveznem prehodu v peščenjak, je del miocenske laporne

formacije. Apnenec je značilno rumenkasto-oranţne barve, vsebuje številne fosilne alge

gomolje in mestoma foraminifere. Je tudi precej pretrd in preperel.

Na območju Podgračena, na desnem savskem bregu, so vrtine (BM-5, BM-6), navrtale kot

pred kvartarno podlago zgornje triasni dolomit. Ta je značilne paralelipipedne krojitve in


ponekod razpokan. Savski prod je odloţen neposredno na dolomitno podlago. Antropogeni

umetni nasip, ki gradi proti poplavne nasipe, je zgrajen iz kompaktiranega meljasto

peščeno prodnega materiala. (Poročilo o hidrogeoloških preiskavah na območju HE

Mokrice, 2009).

Izdelava geomehanskih vrtin z izvedbo hidrogeoloških preiskav

Skupno je bilo za potrebe geoloških, hidrogeoloških (črpalni in nalivalni poskusi) in

geomehanskih testiranj (presiometer) izvrtano 30 vrtin. 26 vrtin je bilo plitvejših (do 15

m), 4 pa so bile globoke strukturne vrtine globine 30 m.

Na 20 vrtinah je podjetje HGEM d.o.o iz Ljubljane izvedlo hidrogeološke teste (Tabela 1).

Izvedenih je bilo 22 nalivalnih poskusov in 14 črpalnih poskusov.

Strukturne vrtine so locirane na območju strojnice bodoče HE, plitvejše pa na obeh

bregovih reke Save vzdolţ protipoplavnega nasipa. Vse vrtine so jedro valjne do končne

globine. Po opravljenih meritvah, popisu jedra in odvzemu vzorcev so vrtine likvidiralne.

Geološki nadzor je bil vseskozi prisoten med izvajanjem vrtalnih del. Po zahtevkih

projektne naloge je bil predhodno pripravljen detajlni program hidrogeoloških testiranj, ki

se je kasneje tudi izvedel.

Pred izvedbo hidrogeološki testov so bile vrtine očiščene in aktivirane z metodo airliftinga.

(Poročilo o hidrogeoloških preiskavah na območju HE Mokrice, 2009).

5.5.1 Nalivalni poskusi

Nalivalni poskusi so bili izvedeni tako, da je bila v vrtino nalita voda do ustja vrtine, nato

pa je bilo v zacevljenem delu vrtine merjeno padanje nivoja vode po nalivanju. Vse

meritve nivojev vode so bile izvedene z avtomatskimi merilniki, podatki pa obdelani po

nestacionarnih metodah. V primeru, da je bila vrtina suha, je bil sloj najprej omočen, šele

nato je sledil nalivalni poskus.

Podatki pridobljeni z nalivalnimi preizkusi so bili obdelani po metodi Bouwer-Rice

(primerjalno tudi po metodi Hvorsleva), metodi pa omogočata določitev koeficienta


hidravlične prepustnosti k v odprtih in zaprtih vodonosnikih. Nalivalni poskusi so bili

večinoma izvedeni v pred kvartarni podlagi, nekaj poskusov pa je bilo opravljenih tudi v

kvartarnem prodno peščenem vodonosniku in umetnih nasipih.

Koeficient prepustnosti k po metodi Bouwer-Rice je bil izračunan po naslednji formuli:

(

)

(

)

(5.1)

kjer je;

r……….. polmer cevitve piezometra oziroma Ref, če se nivo vode dvigne

v filtrskem intervalu

L………dolţina s filtri zajetega omočenega vodonosnika pred testom,

h0…………začetna sprememba nivoja v času to,

ht……….....sprememba nivoja v času t,

t……….čas,

R………polmer vrtanja,

Rcont….radij vpliva, ki ga program izračuna iz razmerja L/R

V primeru, ko se je nivo vode dvignil v filtrskem delu piezometra, je Ref določen z

izrazom_

√[ ( ) ] (5.2)


Po metodi Hvorsleva pa je bil koeficient prepustnosti k določen po naslednji formuli:

( ⁄ )

(5.3)

kjer je;

r.............polmer cevitve piezometra

L………dolţina s filtri zajetega omočenega vodonosnika pred testom,

h0 ..........začetna sprememba nivoja v času to,

ht...........sprememba nivoja v času t,

R ...........polmer vrtanja

TL……..čas, kjer je ht/h0 = 0.37

Vsi podatki so bili obdelani s pomočjo programske opreme Aquifer Test Pro v3.5.

(Poročilo o hidrogeoloških preiskavah na območju HE Mokrice, 2009).

5.5.2 Črpalni poskusi

Črpalni poskusi so bili izvedeni s centrifugalno črpalko, saj so bili profili vrtanja in

začasne cevitve premajhni za potopno črpalko z ustrezno črpano količino, poleg tega pa so

te črpalke zelo občutljive na pesek, ki je reden pojav v začetku črpanja na takšnih

»začasnih« objektih. Potrebno je vedeti, da so bili poskusi izvedeni na strukturnih vrtinah,

ki so bile le začasno opremljene s cevitvijo, kar pa ni enakovredno klasičnim črpalnim

vrtinam, na katerih se običajno opravljajo črpalni poskusi.

Poleg tega je dodaten problem pri izvedbi poskusov predstavljal tudi zelo nizek nivo vode

v kvartarnih vodonosnikih, saj je bilo v času preiskav ponekod omočenega le 0.5 m

vodonosnika, hkrati pa je nizek nivo omejeval moţno črpano količino vode.


Podatki črpalnih poskusov so bili obdelani po metodah Jacoba in Theisa za nestacionarni

reţim črpanja, ker pa je na vseh vrtinah prišlo praktično zelo hitro do ustalitve nivoja vode,

so bili izdelani tudi kontrolni izračuni po stacionarni metodi za odprt vodonosnik.

Po metodi Cooper-Jacoba je bil izračunan koeficient transmisivnosti T po naslednji

formuli:

(5.4)

kjer je;

T.........koeficient transmisivnosti (m2/sek); T = k.D

Q.........povprečna črpana količina vode (m3/sek),

∆s.......sprememba nivoja vode v logaritemskem ciklu časa,

k.........koeficient prepustnosti (m/sek),

D........debelina omočenega dela vodonosnika (m)

Po metodi Theisa (s pomočjo tipske krivulje), pa je bil izračun opravljen po naslednjih

formulah:

( )

(5.5)

kjer je;

Q.........povprečna črpana količina vode (m3/sek),

s.........doseţena depresija v času t (m),

T.........koeficient transmisivnosti (m2/sek); T = k.D

k.........koeficient prepustnosti (m/sek),

t.........čas izračuna (sek),

W(u)....vodnjaška funkcija,


D.........debelina omočenega dela vodonosnika (m),

S..........koeficient uskladiščenja (m"1)

Pri obeh interpretacijah črpalnih poskusov so bile upoštevane vse standardne predpostavke

in sicer: neomejen, homogen odprt vodonosnik, gladina nivoja vode pred poskusom je

ravna, črpana količina vode je konstantna, kapaciteta merskega objekta je zanemarljiva.

Kot najbolj uporabne so se pokazale metode »naprednih rešitev« (forward solutions), v

matematiki znane kot metode prediktor-korektor, uporabljena je bila Theisova metoda,

enake rezultate pa je dala tudi metoda Stallmana, ki lahko upošteva tudi mejo napajanja ali

hidravlično bariero.

Theisova metoda (Theis forward solution) temelji na istih teoretičnih izhodiščih, kot ţe

prej omenjena klasična metoda Theisa, vendar jo lahko uporabimo za izračun na enem

samem vodnjaku (črpalnem mestu), ki je hkrati tudi merilno mesto, lahko pa tudi v

kombinaciji z več piezometri in več vodnjaki.

Izračun parametrov sloni na ne-linearnem inverznem algoritmu, ki uporablja iterativno

proceduro za spremembo začetnih računskih parametrov, dokler ni doseţena najboljša

rešitev oziroma se izračunana krivulja najbolje prilega merskim podatkom.

Ker je praktično pri vseh črpalnih poskusih prišlo do zelo hitre ustalitve nivoja vode, smo

kot kontrolne izračune koeficienta prepustnosti uporabili tudi izračun po stacionarni metodi

za popolni vodnjak in odprt vodonosnik. Izračun temelji na formuli Hantush-a, v skladu z

osnovno formulo Dupoit-Forcheimerja in korekcijo za uporabo na samem črpalnem

objektu brez piezometrov.

Po Hantushu je:

( )⁄

(5.6)


kjer je;

Ho.. ..višina vode v vodonosniku pred črpanjem (m),

hw.... višina vode v vodnjaku med črpanjem (m),

Qw povprečna črpana količina vode (m3/sek),

Ra ......vplivni radij črpanja na vodnjaku (m),

rw ...........radij vodnjaka (m),

kw............koeficient prepustnosti (m/sek),

Vplivni radij v času t smo kontrolno računali po naslednji formuli:

√

(5.7)

kjer je;

Ra..........vplivni radij črpanja na vodnjaku (m),

k ............koeficient prepustnosti (m/sek)

t.............čas izračuna (sek),

D............debelina omočenega dela vodonosnika (m),

nef............efektivna poroznost vodonosnika (%)

Zadnji dve metodi (Theis forward solution in metoda Hantusha za stacionarno stanje) sta

dali v večini primerov tudi najbolj primerljive rezultate, zato smo te izračunane vrednosti

tudi uporabili v prikazu rezultatov. (Poročilo o hidrogeoloških preiskavah na območju HE

Mokrice, 2009).


Tabela 5.1: Vrtine in hidrogeološke preiskave. Vrtine S so strukturne, BM pa plitve

geomehanske.

GLOBINA

VRTINE

DIMENZIJA FILTERS

KI

ZAČETNI Q

VRTINA TIP

POSKUSA

MED

POSKUSOM

SLOJA SEKTOR NIVO SREDNJI

(m) (m) (m) (m) (l/sek)

S-3 črpalni 9.2 0.6 do 9.2 6 do 9 6.00 5.63

S-3 nalivalni 1 14 9.2 do 14 11 do 14 13.30

S-3 nalivalni 2 24 9.2 do 24 21 do 24 4.12

S-2 črpalni 9 1.2 do 9 6 do 9 5.90 5.43

S-2 nalivalni 1 13 9.7 do 13 10 do 13 12.70

S-2 nalivalni 2 24 9.7 do 24 20 do 24 6.00

S-1 črpalni 7.5 1,4 do 6.5 4.5 do 7.5 5.21

S-1 nalivalni 1 13.5 7.8 do 13.5 8 do 13.5 6.45

S-1 nalivalni 2 23.5 7.8 do 23.5 18 do 23.5 5.01

BM-19 črpalni

(min. vode)

8 1.7 do 5.6 3 do 6 5.15 0.45

BM-1 črpalni 9 3.6 do 9 5.6 do 8.6 7.10 3.4

BM-1 nalivalni

podlaga

12.5 9 do 12.5 9.5 do

12.5

7.45

BM-20 nalivalni

podlaga

9 6 do 9 7 do 9 suh

BM-20 nalivalni v

produ

6 1.5 do 6 3 do 6 5.30

BM-2 nalivalni

podlaga

8.7 5.6 do 8.7 5 do 8.7 5.70

BM-4 nalivalni

podlaga

10 7 do 10 7.5 do 10 suh

BM-22 nalivalni v

nasipu

3.1 O d o 3.1 2 do 3.1 suh

BM-22 nalivalni v

produ

9 5.7 do 9 5 do 9 8.95

BM-24 nalivalni v

nasipu

4 0.1 do 3.9 3 do 4 suh

BM-24 nalivalni

podlaga

15 12 do 15 13 do 15 suh

BM-5 nalivalni

podlaga

6 3.2 do 6 4 do 6 suh

BM-6 nalivalni

podlaga

9 6.4 do 9 6.4 do 9 4.3

BM-7 črpalni 9 1 do 9 5.8 do 8.8 5.37 2.54

BM-29 črpalni 6 0.4 do 5 3.3 do 6 3.65 2.94

BM-29 nalivalni

podlaga

8 5 do 8 5.6 do 8 suh

BM-32 črpalni 9 0.2 do 9 6 do 9 6.25 1.43


BM-32 nalivalni

podlaga

15 9 do 15 9.4 do 15 6.55

BM-11 črpalni 10 4 do 9.6 7 do 10 5.12 1.91

BM-12 črpalni 10.2 0.1 do 10.2 7 do 10 5.85 1.47

BM-33 črpalni 8.2 2 do 7.7 5.4 do 8.2 3.72 7.28

BM-33 nalivalni

podlaga

10 7.7 do 10 8.2 do 10 6.15

BM-15 črpalni 10.1 4 do 10.1 7 do 10 5.90 1.43

BM-15 nalivalni

podlaga

13 10.1 do 13 11 do 13 6.10

S-4 nalivalni

podlaga

15 7.2 do 15 8 do 15 2.25

S-4 črpalni 6.2 0.5 do 6.2 2 do 6.2 3.05 2.31


5.5.3 Rezultati testiranj

Izračunani rezultati so podani v Tabeli 5.2. Grafikoni izračunov se za vsak poskus na vrtini

nahajajo v prilogah. (Poročilo o hidrogeoloških preiskavah na območju HE Mokrice,

2009).

Tabela 5.2: Rezultati opravljenih meritev. Tabelirani koeficienti prepustnosti kpov so

povprečne vrednosti rezultatov večih analitičnih metod.

VRTINA NALIVALNI

POSKUS

ČRPALNI

POSKUS

OPOMBE

kpov [m/sek] kpov [m/sek]

S-1 7.33E-7 1.37E-9

6.17E-2 Nalivalni 1 Nalivalni 2

S-2 2.53E-8 2.64E-10


S-3 1.25E-7 3.51 E-8


S-4 5.65E-9 5.4E-2

BM-1 1.03E-7 1.60E-2 Podlaga litotamnijski apnenec

BM-2 4.40E-7 Ni predviden Podlaga litotamnijski apnenec

BM-4 4.06E-7 Ni predviden Podlaga dolomit



BM-7 Ni predviden 2.09E-3

BM-11 1.13E-9 3.27E-3


BM-15 3.75E-4 2.53E-3 Podlaga litotamnijski peščenjak


BM-20 7.41E-10 5.52E-5

Ni predviden Nalivalni v podlagi Nalivalni v produ

BM-22 7.56E-5 7.31 E-4

Ni predviden Nalivalni v nasipu Nalivalni v produ

BM-24 1.02E-3 Npredven Nalivalni nasipu

BM-29 5.48E-7 1.622

BM-32 2.56E-5 6.2-3

BM-33 3.96E-6 2.E-2


Projektni potresni parametri

5.6.1 Definiranje ţivljenjskih dob posameznih objektov in stopnja sprejemljivega

potresnega tveganja

Potresne obremenitve predstavljajo za večino , grajenih na potresnih območjih, najbolj

kritične obremenitve, po drugi strani pa je verjetnost, da bo v ţivljenjski dobi prišlo do zelo

močnega potresa v bliţini lokacije konstrukcije, majhna. Iz tega razloga je splošno

sprejeto načelo, da se konstrukcije projektira najmanj na dva nivoja potresnih obremenitev.

Prvi, niţji nivo predstavlja tako imenovan "projektni potres". Za ta potres obstaja

sorazmerno velika verjetnost, da se bo pojavil v ţivljenjski dobi objekta in bi morala

konstrukcija tak potres praviloma prenesti nepoškodovana ali z majhnimi poškodbami, ki

jih je enostavno mogoče sanirati. Drugi, višji nivo predstavlja tako imenovan "maksimalni

potres". Moţnost, da se bo tak ali večji potres dogodil v ţivljenjski dobi objekta, je zelo

majhna. Posledice takega potresa, ki jih dopuščamo na objektih, so odvisne od

pomembnosti objektov. Pri običajnih objektih pride pri maksimalnem potresu lahko do

poškodb konstrukcije, ne sme pa priti do rušenj in s tem do izgube človeških ţivljenj. Pri

pomembnejših objektih, ki morajo delovati neposredno po potresu (npr. bolnišnice) je

velikost dopustnih poškodb omejena. Najzahtevnejši so kriteriji glede dopustnih poškodb

pri najbolj pomembnih objektih, ki predstavljajo potencialno nevarnost za okolico (npr.

jedrski reaktorji, velike pregrade). Od pomembnosti objekta in od posledic njegovih

poškodb ali porušitve za okolico je odvisna tudi stopnja tveganja, ki smo jo pripravljeni

prevzeti.

V praksi se običajno uporablja pojem povratna doba potresa. Povratna doba je definirana

kot doba, v kateri se v povprečju ponavljajo potresi določene ali večje jakosti. V Eurocode

8 je npr. predlagano, da se za običajne konstrukcije upošteva pri projektiranju potres s

povratno dobo R = 475 let. Verjetnost (PT), da se bo v ţivljenjski dobi objekta T zgodil

potres, ki ima povratno dobo R, lahko izračunamo z enačbo:

(

)

(5.8)

(Poročilo o geofizikalnih preiskavah na območju HE Mokrice, 2009)


Iz enačbe in iz slike sledi, da obstaja 10 % verjetnost, da se bo v ţivljenjski dobi T = 50 let

zgodil potres, ki ima povratno dobo 475 let ali več. Verjetnost 10 % je majhna in potres s

povratno dobo 475 let predstavlja maksimalni potres po prej podanih definicijah.

Pri projektiranju običajnih objektov je predpostavljeno, da konstrukcija, projektirana na

maksimalni potres, avtomatično ustreza tudi stroţjim zahtevam pri šibkejšem oziroma

projektnem potresu.

Eurocode 8 ne zajema konstrukcij pregrad. Teh konstrukcij ni eksplicitno zajemal tudi

predpis za projektiranje objektov visoko gradnje na seizmičnih področjih, ki je veljal v

bivši Jugoslaviji, in ki se v Sloveniji še vedno uporablja vzporedno z Eurocodom 8.

Posredno so bile pregrade in ostali pomembni hidrotehnični objekti "izven kategorije".

Dokument, ki je v bivši Jugoslaviji določal kriterije za projektiranje inţenirskih objektov v

potresnih področjih, je "Pravilnik o tehničnih normativih za projektiranje in proračun

inţenirskih objektov v seizmičnih področjih«, ki sicer ni bil nikoli uradno sprejet, se pa je

uporabljal v praksi. Po tem pravilniku se za vse inţenirske objekte za maksimalni potres

uporablja potres s povratno dobo 1000 let, za projektni potres pa potres s povratno dobo

100 let, razen za pregrade, kjer se uporablja potres s povratno dobo 200 let. Pri ţivljenjski

dobi pregrade pribliţno 100 let pomenita povratni dobi 1000 in 200 let pribliţno 10% in 40

% verjetnosti, da se bo zgodil potres predvidene ali večje moči.

Povratna doba potresa T (let)

Slika 5.1: Odvisnost med povratno dobo in verjetnostjo je prikazana za različne

ţivljenske dobe.


Izbira ţivljenjske (amortizacijske dobe) dobe objektov in sprejemljivega tveganja je

odločitev investitorja. Prav tako je treba v soglasju med investitorjem in projektantom

definirati kriterije, ki jih projektant uporablja pri projektiranju na projektni in maksimalni

potres.

Maksimalni potres:

za pregrade in pomembnejše objekte: povratna doba T = 1000 let

za manj pomembne objekte: povratna doba R= 475 let

Projektni potres:

za pregrade in pomembnejše objekte: povratna doba R = 200 let

za manj pomembne objekte: povratna doba R = 100 let

Ob predpostavki, da znaša ţivljenjska doba pregrade in pomembnih objektov 100 let,

ostalih manj pomembnih objektov pa 50 let, predlagane vrednosti pomenijo 10 % in 40 %

verjetnosti prekoračitve izbranih projektnih parametrov.

5.6.2 Maksimalni pospeški tal

Maksimalni horizontalni pospeški tal za različne povratne periode potresa na lokaciji

objektov HE "Mokrice" so določeni s posebno študijo. Vrednosti se nanašajo na površino

tal, ki so v Eurocode 8 definirana kot tla kategorij A in B. Imenovali jih bomo osnovna tla -

kamnina (povprečna tla). Rezultati so podani v tabeli 5.3

Tabela 5.3: Maksimalni horizontalni pospeški tal na površini "povprečnih tal" in (g).

Rezultati na podlagi ocen seizmičnega hazarda so glede na maksimalni pospešek s

povratnimi periodami 100 do 1000 let podani v tabeli 5.3. Dobljene vrednosti veljajo za

vse objekte HE "Mokrice": pregrade, strojnice, prelivna polja in nasip.

Povratna doba (let)

100 200 475 1000

HE "Mokrice"

0.180 0.22 0.250 0.280


Definitivne vrednosti pospeška tal za posamezne globine (kota temeljenja, površina

lokacije in podobno) se dobijo, ko te vrednosti pomnoţimo s faktorjem dinamičnega

koeficienta amplifikacije površinske plasti.

Dejanske karakteristike tal so bile določene s terenskimi geofizikalnimi raziskavami na

mikrolokacijah posameznih objektov. V prejšnjem poglavju so opisani rezultati študije

vpliva tal na posameznih mikrolokacijah na maksimalne pospeške tal in deloma tudi na

frekvenčni sestav spektra odziva. Opaţeno je bilo določeno povečanje pospeškov glede na

pospeške "povprečnih" tal. Po drugi strani rezultati študije kaţejo, da se pospeški

zmanjšujejo po globini od površja navzdol. V tabeli 5.4 so za vse lokacije podane vrednosti

pospeškov na površini in v tisti globini, ki ustreza koti temeljenja objekta.

Vertikalni pospeški tal so manj pomembni in o njihovih vrednostih obstaja manj podatkov

kot o horizontalnih. Ker v neposredni bliţini lokacije ne pričakujemo močnejših potresov,

izberemo v skladu z običajno prakso naslednje razmerje vertikalni pospešek / horizontalni

pospešek = 0.7. Vrednosti maksimalnih vertikalnih pospeškov dobimo torej tako, da

vrednosti v tabela 5.4 pomnoţimo s faktorjem 0.7. (Poročilo o geofizikalnih preiskavah na

območju HE Mokrice, 2009)


Tabela 5.4: Maksimalne vrednosti horizontalnih pospeškov na površini makrolokacije in

na koti temeljenja v (g)

5.6.3 Projektni spektri

Spekter odziva predstavlja maksimalne pospeške konstrukcije z eno prostostno stopnjo v

odvisnosti od nihajne dobe in od dušenja konstrukcije. Spekter odraţa frekvenčni sestav

nihanja tal pri potresu, ki ga pričakujemo na izbrani lokaciji. Prikazali ga bomo v

normirani obliki, ki ustreza enotnemu maksimalnemu pospešku tal (maksimalni pospešek

tal je enak ordinati v spektru za nihajni čas T = 0). Za račun konstrukcij se uporablja

projektni spekter, ki ni nujno enak spektru odziva. Pri projektnem spektru lahko

upoštevamo različne vplive v zvezi z obnašanjem konstrukcij na ta način, da korigiramo

spekter odziva.

Glede na navedeno in glede na lokalne značilnosti tal smo kot projektni spekter za objekte

na lokaciji HE "Mokrice" izbrali elastični spekter odziva po Eurocode 8 za vrsto tal

(srednja tla) z omenjeno spremembo. Normiran spekter, ki velja za 5 % pridušitev, je

prikazan na sliki 5.2. (Poročilo o geofizikalnih preiskavah na območju HE Mokrice, 2009)

Povratna doba (let) 100 200 475 1000 DAFsr

HE " Mokrice "

Osnovna tla 0.180 0.220 0.250 0.280 1.00

Nivo temeljenja pregrade,

strojnice in prelivna polja

0.200 0.240 0.280 0.310 1.10

Nasip:

• Na desni strani akumulacije od

pregradnega profila do Cateškega

polja (cona B)

0.270 0.330 0.380 0.420 1.50

• Na levi strani

akumulacije in na desni strani

od začetka Čateškega polja do

Breţice (cona A)

0.220 0.280 0.310 0.350 1.25


Slika 5.2: Normirana projektna spektra za 5 % in 10 % pridušitev

Za koeficiente ξ pridušitev, ki so različni od 5 %, se po Eurocode 8 spekter korigira s

faktorjem

√

( ) (5.9)

V primeru pridušitev g =10 %, ki je primerna vrednost za nasute pregrade, dobimo faktor

n=0.764, s katerim pomnoţimo ordinate spektra za 5 % pridušitev. Faktor se upošteva

samo za periode višje od T = 0.15. Spekter za 10 % pridušitev je prikazan na sliki 5.2.

Dejanski projektni spekter dobimo tako, da normiran spekter pomnoţimo z ustrezno

vrednostjo maksimalnega pospeška tal iz tabele 4.

Tako dobljeni spektri veljajo ob predpostavki povsem elastičnega obnašanja, kjer je edini

mehanizem za sipanje energije viskozna pridušitev. Če v konstrukciji obstajajo drugi

mehanizmi, ki omogočajo sipanje energije (npr. sodelovanje konstrukcije in tal,

neelastično histerezno obnašanje v duktilnih konstrukcijah), potem se pri pribliţnih

analizah takih konstrukcij ugoden vpliv sipanja energije pribliţno zajame z zmanjšanjem

vrednosti v projektnem spektru. (Poročilo o geofizikalnih preiskavah na območju HE

Mokrice, 2009)


5.6.4 Časovni potek pospeškov tal (akcelerogram)

Za račun časovnega odziva konstrukcij je potrebno podati časovni potek gibanja tal med

pričakovanim potresom. Izbrati je treba take akcelerograme, ki pribliţno ustrezajo

razmeram na lokaciji. Praviloma ni na razpolago akcelerogramov, ki bi bili dobljeni med

prejšnjimi potresi na sami lokaciji ali v njeni bliţini. Zato za analize izberemo bodisi

sintetične akcelerograme, ki ustrezajo izbranemu projektnemu spektru ali pa dejanske

akcelerograme, registrirane v podobnih razmerah. Odziv na posamezne akcelerograme je

lahko precej občutljiv na majhne spremembe v karakteristikah konstrukcije, zato je treba

račun vedno ponoviti za več akcelerogramov in upoštevati povprečne vrednosti. Vse

akcelerograme normiramo tako, daje maksimalni pospešek tal enak projektnemu pospešku.

Od vseh potresov, med katerimi so bili zabeleţeni akcelerogrami, so za ozemlje Slovenije

najbolj relevantni potresi v Furlaniji. Zato predlagamo, da se kot eden od akcelerogramov

pri dinamičnih analizah uporabi akcelerogram Kobarid N-S, Robič N-S, (Furlanija 1976)

in Bitola (1994) za lokalni potres. V nadaljevanju predlagamo, da se uporabljajo naslednji

akcelerogrami, kot regionalni zemljotres normirani na ustrezen maksimalni pospešek tal:

Albatros N-S

Elcentro

Povprečen spekter teh petih (normiranih) akcelerogramov se sorazmerno dobro ujema z

elastičnim spektrom po Eurocode 8 (slika 5.3 do 5.5).

Slika 5.3: MODEL M-2


Normalizirani spektri odgovora za 5% pridušitev, a= 0.25 g za analizo lokacij: pregrade in

sosednjih objektov - strojnice in prelivnih polj

Slika 5.4: MODEL AM-3

Normalizirani ţivljenjski spektri odgovora za 5°pridušitev; a = 0.25 g za analizo nasipa na

desni strani akumulacije od pregradnega profila do Čateškega polja (Prilipskega potoka).

Slika 5.5: MODEL AM-9


Normalizirani spektri odgovora za 5% pridušitev, a= 0.25 g za analizo nasipa na levi strani

akumulacije in na desni strani od Prilipskega potoka do Breţice.

(Poročilo o geofizikalnih preiskavah na območju HE Mokrice, 2009)

Interpretacija meritev in zaključki

Na podlagi popisov jeder in rezultatov hidrogeoloških testiranj lahko na preiskovanem

območju ločimo 3 hidrogeološke enote.

Prodno peščeni vodonosnik savskega aluvialnega zasipa,

Slabše prepustne karbonatne kamnine - litatamnijski apnenec in triasni dolomit,

Zelo slabo prepustne in neprepustne plasti miocenskih laporjev in laporovcev.

Kot dodatna enota je bil preiskovan material protipoplavnega zasipa.

5.7.1 Prodno peščeni aluvialni zasip (savski prod) - Kvartar

Opravljeni črpalni poskusi v prodnem zasipu so dali pričakovane rezultate. Vodonosnik z

med zrnsko prepustnostjo ima koeficient prepustnosti ranga k=10-2

do 10-3

m/sek, kar je za

tovrstne vodonosnike značilno. Izdatnost je dobra in odvisna od debeline zasičene cone.

Ker so bili poskusi opravljeni v času nizkih nivojev je bila zasičena cona ponekod debela

le okoli 0.5 m.

Meritve opravljene v oktobru in novembru 2008 dajejo zelo podobne rezultate kot so jih

dale meritve, ki so bile opravljene na piezometrih, ki tvorijo mreţo hidrogeološkega

monitoringa za HE Mokrice.

5.7.2 Karbonatne kamnine – litotamnijski apnenec in triasni dolomit

Na vrtinah BM-1, BM-2 in BM-15 tvori podlago kvartarnemu zasipu litotamnijski apnenec

oz. peščenjak Nalivalni poskusi, ki so bili opravljeni v litotamnijskem apnencu, kaţejo na

koeficient prepustnosti ranga k = 10-7

m/sek, kar je v bistvu značilno za slabo prepustne


plasti. Nalivalni poskus opravljen v litotamnijskem peščenjaku pa na koeficient

prepustnosti ranga k = 10-4

m/sek, kar je bistveno bolj prepustno, kot pa apnenec.

V vrtinah BM-4, BM-5 in BM-6 tvori podlago kvartarnemu zasipu triasni dolomit.

Nalivalni poskusi, ki so bili opravljeni v dolomitu, so dali koeficient prepustnosti ranga k =

10-7

m/sek.

5.7.3 Laporji in laporovci - Miocen

Podlago kvartarnemu zasipu v večini vrtin tvorijo miocenski laporji in laporovci. Ti

sedimenti oz. kamnine so večinoma homogeni, gosti in vodo neprepustni. Nalivalni

poskusi, ki so bili opravljeni v teh formacijah, kaţejo na koeficiente prepustnosti ranga k =

10-7

do 10-10

m/sek. V vrtini BM-32 je bil opravljen nalivalni poskus v trdnem laporovcu,

ki je bil precej razpokan in je bil koeficient prepustnosti višji ter ranga k = 10-5

m/sek. V

globljih strukturnih vrtinah so bili nalivalni poskusi opravljeni na dveh sektorskih

globinah. Plitvejši sektorji so okarakterizirani s koeficientom prepustnosti ranga k = 107 do

10-8

m/sek, globlji sektor pa s k = 10-8

do 10-10

m/sek.


5.7.4 Protipoplavni nasip

Vrtini BM-22 in BM-24 sta bili locirani na temenu protipoplavnega nasipa, V telesu nasipa

sta bila opravljena dva nalivalna poskusa. Nalivalni poskus v vrtini BM-22 kaţe na

koeficient prepustnosti velikosti k = 10-5

m/sek, v vrtini BM-24 pa ranga k = 10-3

m /sek.

Antropogeni nasip je heterogene sestave in zato je zanj značilna tudi razlika v vrednostih

koeficienta prepustnosti.


6 ZASNOVA ZEMELJSKE PREGRADE ZA VAROVANJE

GLOBOKE GRADBENE JAME HE MOKRICE

Izvedba pregrad za varovanje globoke gradbene jame

Izvedba pregrade je predvidena iz lokalnega materiala (meljasto glinasti in meljasto

peščeni material), saj gre za začasni gradbeni objekt, ki naj bi bil grajen v dveh fazah

najprej del na območju strojnice ter nato v drugi fazi prelivna polja. Upoštevati je potrebno

dimenzije in globino gradbene jame.

Geometrija pregrade bo v splošnem trapezni profil, s širino krone 4.00 m in nakloni

breţin 1:1, 1:1.5, 1:2. Predvidena je izvedba širokih začasnih pregrad. Breţine na delu

gradbene jame so za dodatno nosilnost in varovanje obbetonirane in sidrane v notranjost

pregrade. Sidra so dolţine od 8 m do 17 m in prednapeta.

Za zatesnitev pregrade bo uporabljen injekcijski sistem jet-grouting. Globina tesnilne

zavese sega pod krono nasipa 18m. Debelina zavese je 80 cm. Shema pregradne hribine in

dodatnih podpornih ukrepov, je prikazana na sliki 6.1. Tlorisno situacijo pregrade HE

Mokrice prikazuje slika 6.2, na sliki 6.3, je prikazan koordinatni sistem, ki je bil uporabljen

pri numeričnih analizah.

Slika 6.1: Profil pregrade z opisom plasti in ostalih elementov.


Slika 6.2: Situacija pregrade HE Mokrice.

Slika 6.3: Pregrada in pripadajoče koordinate v relativnem koordinatnem sistemu.

x

y


Tabela 6.1: Koordinate točk v relativnem koordinatnem sistemu.

TOČK

A

KOORDINATA X

(M)

KOORDINATA Y

(M)

TOČ

KA

KOORDINATA

X (M)

KOORDINATA

Y (M)

1 0,00 0,00 7 23,40 25,00

2 2,80 13,00 8 23,40 7,00

3 5,80 13,00 9 24,20 7,00

4 15,80 23,00 10 24,20 25,00

5 18,80 23,00 11 25,80 25,00

6 21,80 25,00 12 46,80 14,20

Začasna pregrada levo in pregrada desno sta si po koordinatnih točkah v relativnem

koordinatnem sistemu enaki, relativni koordinatni sistem pa je postavljen v točki ena.

Presoja stabilnosti pregrade

Zaradi zanimivosti in uporabnosti objekta smo v okviru diplomskega dela določili ustrezni

prečni profil začasne pregrade in izdelali presojo stabilnosti začasne pregrade.

Stabilnostne razmere smo analizirali s stabilnostno elastoplastično analizo telesa začasne

zemeljske pregrade v profilu, ki je po naši oceni lahko najbolj kritičen.

Geomehanske podatke in fizikalne lastnosti smo privzeli na osnovi obseţnega geološko

geomehanskega elaborata, ki ga je izdelalo podjetje ECONO d.o.o., za fazo idejnega

projekta - IP.

V stabilnostni presoji so bile upoštevane naslednje lastnosti materialov (tabela 6.2).


Tabela 6.2: Lastnosti materialov

MATERIAL

γunsat

kN/m3

γsat

kN/m3

kx

m/dan

ky

m/dan

ν

/

Eref

kN/m2

cref

kN/m2

Φ

/

NASIP 18.0 18.0 1.0000 1.0000 0.30 45000.0 1.0 30.0

PREPARELI

LAPOR

21.0 21.0 1.0000 1.0000 0.30 80000.0 10 30.0

LAPOR 22.0 22.0 1.0000 1.0000 0.30 150000.0 20 33.0

TESNITEV 22.0 22.0 1.0000E-3

1.0000E-3

0.30 65000.0 150 38.0

Izračun je bil izdelan z računalniškim programom PLAXIS na Fakulteti za gradbeništvo

Univerze v Mariboru.

Programsko orodje PLAXIS omogoča elasto-plastiče geomehanske analize temeljnih tal,

podpornih sistemov z upoštevanim vplivom stoječe in precejajoče se talne vode. Orodje

deluje na osnovi metode končnih elementov. Analize potekajo po metodi korak za korakom

kot bodo geotehnični objekti grajeni v praksi. Najprej se določi začetno napetostno stanje v

tleh ter v nadaljnjih analizah spremembe napetosti v vseh analiziranih diskretnih točkah v

posameznih končnih elementih. Za zemljine je upoštevan Mohr-Coulomb-ov materialni

model. V kolikor se pripadajoči Mohrovi krogi nahajajo pod poševno premico

τt = c + σ´ tgυ, se zemljine obnašajo elastično, v kolikor pa Mohrovi krogi sekajo striţno

premico, se prične proces plastifikacije, kjer se preseţne obremenitve prenašajo v območju

kjer še ni izčrpana vsa striţna trdnost. Ko se izčrpa striţna trdnost na nekem zaključenem

področju, prerazporeditve napetosti niso več moţne, deformacije tal naraščajo in nastopi

mejno stanje nosilnosti, ki v praksi ni več dopustno. Betonske obloge in prednapeta

geotehnična sidra v obravnavanem modelu upoštevamo kot elastične konstrukcijske elemente.


Pri geotehničnih analizah smo upoštevali naslednje obremenitve:

obremenitev zaradi lastne teţe tal,

hidrostatične obremenitve talne vode,

obremenitve zaradi izkopa peščenega dela in izgradnje spodnjega dela nasipa,

obremenitve zaradi izvedbe nasipa,

obremenitve zaradi izvedbe injektiranja in

hidrostatične obremenitve zaradi polnjenja akumulacije.

Rezultati geomehanskih analiz kritičnega profila začasnih pregrad za varovanje gradbene

jame HE Mokrice, so prikazani na slikah 6.4 do 6.19 za desno pregrado, 6.20 do 6.32 za levo

pregrado.

Najprej smo analizirali kritični profil na desni strani akumulacije. Na sliki 6.4, je prikazana

mreţa končnih elementov, shema podpornih ukrepov (zavarovanje z IBO sidri), ter

neprepustno jet-grouting pregrado. Slika 6.5 prikazuje pomike zgornjega dela po izkopu,

medtem slika 6.6, prikazuje pomike spodnjega dela po izkopu brez varovanja s prednapetimi

geotehničnimi sidri. Nato smo zaledja obremenili s talno vodo ter upoštevali stacionarno

stanje, dodatni porni tlak v zaledju so prikazani na sliki 6.7.

Nato smo analizirali mejno stanje nosilnosti γm = 1.25, γG = 1.0, ter ugotovili, da talna

zdimenzionirana podporna konstrukcija ne ustreza zahtevani stopnji zanesljivosti, ki jo

določa standard SIST EN 1997, tu so premiki pri delnem količniku γm = 1.09, presegli vse

realne vrednosti. Deformacije breţine in podpornih ukrepov so prikazane na slikah 6.8, 6.9 in

6.10.

Nato smo dodatno ojačali podzemne ukrepe s štirimi prednapetimi geotehničnimi sidri na

spodnjem delu izklopa. Uporabili smo štiri geotehnična sidra, katerih dovoljena nosilnost pri

mejnem stanju nosilnosti dosega cca. 600 kN ter jih umestili v razmikih po 2.0 m v vzdolţni

smeri.


Deformacije podporne konstrukcije po dvigu zaledne vode pri mejnem stanju uporabnosti

γm = 1.0, γq = 1.0, so prikazane na sliki 6.11. Pri analizi mejnega stanja nosilnosti se

deformacije podporne konstrukcije povečajo. Deformirane mreţe končnih elementov so

prikazane na sliki 6.12, sile v prednjih geotehničnih sidrih dosegajo max. vrednost 307.2

kN/m. Izolinije enakih premikov v tleh so prikazane na sliki 6.13, slika 6.14 pa prikazuje

smeri glavnih efektivnih napetosti v zaledju. Na sliki 6.15 so prikazane osne sile v spodnjem

delu prednapetega geotehničnega sidra v spodnjem delu. Slika 6.16, prikazuje precejanje talne

vode ob neprepustni steni izdelani po jet-grounting tehnologiji.

Slika 6.17, prikazuje precejanje talne vode pod neprepustno steno v zaledju, ter kaţe da bi

bilo pri takšni zasnovi pretok talne vode cca. 8.71 m3/dan. Obravnavan je tudi kritični profil

gradbene jame ob levi strani,kjer je potrebno najprej zgraditi cca. 16.0 m visoki zagatni nasip

višine 12.0 m iz gramoznih materialov, ki se na notranji strani vgrajujejo s sistemskim

sidranjem (IBO sidra + brizgan beton). Shema gradnje je prikazana na sliki 6.18. Postopna

izvedba podpornih ukrepov in izborov v notranjosti gradbene jame je prikazano na slikah

6.19, 6.20 in 6.21.

Premiki oziroma deformacije mreţe končnih elementov za mejno stanje nosilnosti je

prikazana na sliki 6.22 ter območje elastičnih premikov ob zunanji steni zaradi zelo strme

breţine na sliki 6.23.

Slika 6.24 prikazuje izolinije skupnih premikov ter slika 6.25 smeri glavnih efektivnih

napetosti pri mejnem stanju uporabnosti Slika 6.26 prikazuje smeri precejanja talne vode ob

neprepustni jet-grouting zavesi, ter slika 6.27, ki prikazuje precejanje talne vode v gradbeno

jamo, ki kaţe na dotok talne vode 10.58 m3/dan.


Slika 6.4: Mreţa končnih elementov desne breţine ob gradbeni jami.


Slika 6.5: Deformacije po izkopu zgornjega dela.


Slika 6.6: Deformacije po izkopu spodnjega dela brez vode.


Slika 6.7: Porni tlaki v tleh.


Slika 6.8: Deformacija mreţe končnih elementov


Slika 6.9: Izolinije enakih premikov brez prednapetih sider

Pri

kaz lin

ij kro

žn

e p

oru

šitve

za p

rim

er

bre

z z

idov


Slika 6.10: Smeri premikov v primeru brez prednapetih sider.


Slika 6.11: Deformacije breţine po dvigu zaledne vode na koto 141.0 m.


Slika 6.12: Sile v spodnjem sidru.


Slika 6.13:Izolinije premikov v tleh.

Iz

oli

nij

e pre

mik

ov


Slika 6.14: Totalne napetosti v tleh.

G

lavne n

ap

eto

sti


Slika 6.15: Diagram poteka osne sile v spodnjem sidru.


Slika 6.16: Smeri precejanja talne vode v gradbeno jamo.


Slika 6.17: Precejanja talne vode v zaledju.


Slika 6.18: Mreţa končnih elementov.


Slika 6.19: Deformacije po prvem delu izkopa.


Slika 6.20: Deformacije po drugem delu izkopa.


Slika 6.21: Deformacije po celotnem izkopu brez vpliva zaledne vode.


Slika 6.22: Deformacija začasne pregrade po dvigu zaledne vode na koto 141.00m.


Slika 6.23: Prikaz območij enakih premikov podzemnega

sistema


IIz

oli

nij

e pre

mik

ov

Slika 6.24: Izolinije enakih premikov


Slika 6.25: Napetosti v tleh s prednapetimi sidri


Slika 6.26 Smeri precejanja zaledne vode v gradbeno jamo.


Slika 6.27: Diagram pretoka vode.


7 ZAKLJUČEK

Geomehanske numerične analize stabilnosti, kaţejo na zelo zahtevno in problematično

izvedbo zavarovane gradbene jame globine 25 m za izgradnjo HE Mokrice. Teţavnost

izbire zemeljskih in ekonomičnih podpornih ukrepov stopnjuje zelo visoki nivo poplavnih

voda, ki se lahko pojavijo izjemoma. Za pretok Q20 bo nivo talne vode ob zunanji steni

segal cca. 24.0 m nad koto dna izkopa. Prav izredne hidrodinamične obteţbe zahtevajo

ojačane podporne ukrepe.

Z rezultati geomehanskih analiz je določeno, da bi za zavarovanje gradbene jame

zadostovalo podpiranje s sistematiko sidranja z IBO sidri dolţine 8 m, Po sistemu 2 x 2 m2

zavarovan z brizganim cementnim betonom 20 cm po celotni steni gradbene jame. Kljub

jermenu številu IBO sider (6 sider na tekoči meter), se te za doseganje potrebne nosilnosti

še vedno ne zadoščajo, ter je potrebno podporno konstrukcijo ojačati še s po 2 prednapeta

geotehničnima sidroma dolţine po 25 m na spodnjem najbolj obremenjenem delu izkopa.

Tako imenovani podporni sistem zagotavlja potrebno stanje zanesljivosti kot jo opredeljuje

standard SIST EN 1997. Zniţanje projektnih zahtev (SIST EN 1997, ta sicer omogoča pri

začetnih gradnjah), zaradi kompleksnosti in zahtevnosti ter pomembnosti, gradnje ne

moremo priporočiti. Rezultati precejanja talne vode pod neprepustno zaveso izvedemo po

jet-grouting tehnologiji, kaţe na dotok vode v gradbeno jamo največ 10.89 m2/dan, kar bi

pri obsegu gradbene jame 450 m pomenilo količino črpanja 49.028 l/s, ki je praktično manj

problematična in obvladljiva.

Zavedati pa se moramo, da je analiziran idealni prečni geološko-geomehanski profil, kjer

ni upoštevanih materialnih prelomov in napak v miocenski kamnini, ter zato izračunani

rezultat pomeni le grobi pribliţek dejanskemu. Ker se bo voda zaradi tolerance pri izvedbi

precejala tudi skozi zagatno zaveso, predlagamo, da se v izračunih upošteva količina

črpanja vode iz jame 100 l/s. Tesnjenje pri gradnjah s črpanjem vode so v glavnem

neugodna, saj velikosti in globine tal vnaprej ni mogoče predvideti.


8 VIRI, LITERATURA

IRGO Consulting, d. (2009). Geološko – geomehanski elaborat o izvedenih preiskavah na

območju HE Mokrice. Ljubljana: IRGO Consulting d. o. o.

IRGO Consulting, d. (2009). Poročilo o geofizikalnih preiskavah na območju HE Mokrice.

Ljubljana: IRGO Consulting d. o. o.

IRGO Consulting, d. (2009). Poročilo o hidrogeoloških preiskavah na območju HE

Mokrice. Ljubljana: IRGO Consulting d. o. o.

Zadnik, B. (1997). Tehnični slovar za pregrade. Ljubljana. SLOCOLD.

Kryţanovski. (1999). Predstavitev gradnje HE na Savi, Hidrotehnični betoni, zbornik

gradiv in referatov. Ljubljana. str. 77-82.

A. Kryţanovski, L. Tomšič, Z. Stojič, M. Brilly. (2009). Umeščanje verige HE na srednji Savi

v prostor, HE na srednji Savi. MVD.

Narita Kunitomo. (2000). Design and construction of Embankment Dams. Aichi Institute of

Technology.

EN 1997 - EC7, Geotehnično projektiranje.


9 PRILOGE

Seznam slik

Slika 2.1: Primer gradbene jame s prostimi breţinami. ............................................................. 6

Slika 2.2 Primer globoke gradbene jame zavarovane z berlinsko steno (kombinacija vertikalni

jekleni nosilci in lesena polnila). ................................................................................................ 7

Slika 3.1: Gradbene jame HE Blanca ....................................................................................... 10

Slika 3.2: Varovanje gradbene jame z jeklenimi zagatnimi stenami. ...................................... 11

Slika 3.3: Zaščita pobočja s sidrano pilotno steno in sidranimi branami. ................................ 12

Slika 3.4: Vstavljanje armaturnega koša v jekleno cev, izkop s tehnologijo »Kelly«. ............ 13

Slika 3.5: Tehnologija v "Benotto". ......................................................................................... 14

Slika 3.6: Izvedba pilotov s pomočjo izplak ............................................................................ 15

Slika 3.7: Tehnologija »Franki« za izvedbo pilotov z razširjeno nogo .................................... 16

Slika 3.8: Faze izvedbe diafragme ........................................................................................... 17

Slika 3.9: Zapolnjevanje praznin v tleh .................................................................................... 19

Slika 3.10: Primer kompaktnega injektiranja ........................................................................... 21

Slika 3.11: Jet-grouting tehnologija ......................................................................................... 23

Slika 3.12: Prikaz postavitvve enofluidnega sestava za izvedbo jet-grountig ......................... 24

Slika 3.13: Zaščita gradbene jame in podpora temelja z jet-grouting piloti ............................ 25

Slika 3.14: Enofazna tehnologija ............................................................................................. 26

Slika 3.15: Dvofazna tehnologija ............................................................................................. 27

Slika 3.16: Trofazna tehnologija .............................................................................................. 28

Slika 3.17: Zemeljska pregrada Beardsley (USA): .................................................................. 30

Slika 3.18: Prerez zemeljske pregrade iz več materialov Polisades (ZDA): ............................ 32

Slika 3.19: Zemeljska pregrada Sabljaci: ................................................................................. 32

Slika 4.1: Prikaz Hidroelektrarn na spodnji Savi. .................................................................... 37

Slika 4.2: Štiri variante umestitve HE Mokrice. ...................................................................... 43


Slika 5.1: Odvisnost med povratno dobo in verjetnostjo je prikazana za različne ţivljenske

dobe. ......................................................................................................................................... 57

Slika 5.2: Normirana projektna spektra za 5 % in 10 % pridušitev ......................................... 61

Slika 5.3: MODEL M-2 ........................................................................................................... 62

Slika 5.4: MODEL AM-3 ......................................................................................................... 63

Slika 5.5: MODEL AM-9 ......................................................................................................... 63

Slika 6.1: Profil pregrade z opisom plasti in ostalih elementov. .............................................. 67

Slika 6.2 : Situacija pregrade HE Mokrice. ............................................................................. 68

Slika 6.3: Pregrada in pripadajoče koordinate v relativnem koordinatnem sistemu. ............... 68

Slika 6.4: Mreţa končnih elementov desne breţine ob gradbeni jami. .................................... 73

Slika 6.5: Deformacije po izkopu zgornjega dela. ................................................................... 74

Slika 6.6: Deformacije po izkopu spodnjega dela brez vode. .................................................. 75

Slika 6.7: Porni tlaki v tleh. ...................................................................................................... 76

Slika 6.8: Deformacija mreţe končnih elementov ................................................................... 77

Slika 6.9: Izolinije enakih premikov brez prednapetih sider .................................................... 78

Slika 6.10: Smeri premikov v primeru brez prednapetih sider. ............................................... 79

Slika 6.11: Deformacije breţine po dvigu zaledne vode na koto 141.0 m. .............................. 80

Slika 6.12: Sile v spodnjem sidru. ............................................................................................ 81

Slika 6.13:Izolinije premikov v tleh. ........................................................................................ 82

Slika 6.14: Totalne napetosti v tleh. ......................................................................................... 83

Slika 6.15: Diagram poteka osne sile v spodnjem sidru........................................................... 84

Slika 6.16: Smeri precejanja talne vode v gradbeno jamo. ...................................................... 85

Slika 6.17: Precejanja talne vode v zaledju. ............................................................................. 86

Slika 6.18: Mreţa končnih elementov. ..................................................................................... 87

Slika 6.19: Deformacije po prvem delu izkopa. ....................................................................... 88

Slika 6.20: Deformacije po drugem delu izkopa. ..................................................................... 89

Slika 6.21: Deformacije po celotnem izkopu brez vpliva zaledne vode. ................................. 90

Slika 6.22: Deformacija začasne pregrade po dvigu zaledne vode na koto 141.00m. ............. 91

Slika 6.23: Prikaz območij enakih premikov podzemnega sistema ......................................... 92

Slika 6.24: Izolinije enakih premikov ...................................................................................... 93

Slika 6.25: Napetosti v tleh s prednapetimi sidri ..................................................................... 94

Slika 6.26 Smeri precejanja zaledne vode v gradbeno jamo. ................................................... 95

Slika 6.27: Diagram pretoka vode. ........................................................................................... 96


Seznam tabel

Tabela 4.1: Hidroenergetski potencial slovenskih rek (Porenta 2002 z dopolnitvami) ........... 34

Tabela 4.2: Podatki o posameznih energetskih stopnja HE. .................................................... 36

Tabela 4.3: Tehnične specifikacije HE Mokrice ...................................................................... 42

Tabela 5.1: Vrtine in hidrogeološke preiskave. Vrtine S so strukturne, BM pa plitve

geomehanske. ........................................................................................................................... 53

Tabela 5.2: Rezultati opravljenih meritev. Tabelirani koeficenti prepustnosti kpov so povprečne

vrednosti rezultatov večih analitičnih metod. .......................................................................... 55

Tabela 5.3: Maksimalni horizontalni pospeški tal na površini "povprečnih tal" in (g). ........... 58

Tabela 5.4: Maksimalne vrednosti horizontalnih pospeškov na površini makrolokacije in na

koti temeljenja v (g) ................................................................................................................. 60

Tabela 6.1: Koordinate točk v relativnem koordinatnem sistemu. .......................................... 69

Tabela 6.2: Lastnosti materialov .............................................................................................. 70

Naslov študenta

Damjan Pušaver

Vrhole pri Laporju 40,

2318 Laporje

Tel.: 040/895-705

e-mail: [email protected]


Kratek ţivljenjepis

Rojen: 25.11.1984, Maribor

Šolanje: 1991 – 1999 Osnovna šola Laporje

1999 – 2002 Srednja gradbena šola Maribor (slikopleskar)

2002 – 2004 Srednja gradbena šola Maribor (gradbeni tehnik)

2004 – 2011 Univerza v Maribor, Fakulteta za gradbeništvo

Documents

GEOMEHANSKA ZASNOVA VAROVANJA GLOBOKE GRADBENE … · konstrukcije, sistemska zidanja z zaščito breţin z brizganim cementnim betonom itd. Vrste in način izvedbe podpornih konstrukcij