GEOSTUD: Riscuri geotehnice asociate proiectarii si executiei tunelului C.F. Balota

Executia tunelului Balota se impune ca obligatorie in cadrul modernizarii liniei de cale ferata Craiova – Caransebes. Parte a retelei trans-europene de transport (TEN-T), tronsonul Craiova – Caransebes trebuie sa permita atingerea unor viteze de circulatie de peste 160 km/h, insa traseul actual al zonei Balota nu corespunde acestei cerinte.

Necesitatea adoptarii solutiei de traversare prin tunel tine si de natura morfologica a zonei, constituita la intrare dintr-un bot de deal (Dealul Opranesti) cu numeroase valuriri, fronturi de desprindere si balti, toate pe fondul unei vechi alunecari de teren. Aceasta parte este urmata de foste mine de carbune (km 348+000÷520+000) abandonate, cu numeroase goluri ce au generat alunecari de teren, apoi, pana la capat, traseul tunelului se continua cu alunecari active ce se extind de la coama spre baza, cu vectori orientati perpendicular pe curbele de nivel, dovada fiind copacii si stalpii de tensiune inclinati.

Fig. 1: Front de desprindere

Fig. 2: Vedere stalp inclinat

La toate acestea se adauga faptul ca traseul actual si cel proiectat traverseaza numeroase vai nepermanente si semipermanente, care, la ploi abundente, devin torentiale, cu repercursiuni asupra liniei C.F. si a lucrarilor de arta aferente. Tot in zona tunelului exista situl de importanta comunitara ROSCI104200 Opranesti.

Fig. 3: Fronturi de desprindere succesive

Fig. 4: Intrare in galeria de mina betonata

DATE GEOLOGICE SI LITOLOGICE

Din punct de vedere geologic si litologic, pamanturile de pe traseul tunelului Balota sunt constituite preponderent din depozite romaniane si daciene, formate din pietrisuri, nisipuri si argile, dispuse alternativ pe adancime, cu stratificatie paralela, orizontala sau oblica, cu intercalatii de strate de carbune si mai rar marne. Straturile de pietris cu nisip si nisip cu pietris sunt neconsolidate sau slab consolidate. Nisipurile intalnite in axul tunelului sunt foarte uniforme si prezinta potential de lichefiere.

Fig. 5: Profil longitudinal Tunel Balota

Din descrierea traseului se remarca 3 zone ce pot prezenta interes din punctul de vedere al executiei tunelului:

1. In zona portalului de intrare (km 345+900÷346+200), botul de deal prezinta semne de instabilitate;
2. Intre km 348+000÷358+000, traseul traverseaza perimetrul de exploatare Husnita, intrat in conservare in anul 1999. Aici, exploatarea carbunelui s-a facut in subteran, prin abataje;
3. Intre km 349+700÷351+600, traseul traverseaza o alunecare de teren, datorata atat conditiilor morfologice, litologice si hidrologice ale zonei, cat si exploatarilor miniere subterane. Din informatiile locale, la momentul inchiderii minelor Husnicoara I si II, o parte din abataje au fost prabusite, fapt ce a facut ca la suprafata sa se formeze o mare alunecare. Ulterior, in timp, pe laturile zonei prabusite au inceput sa se dezvolte noi alunecari cu vectori orientati spre centrul acesteia.

Din punct de vedere litologic, zona (portalul de intrare) este formata la suprafata (h=0.40÷ 8.50 m) din nisipuri argiloase, plastic vartoase spre tari (I_c= 0.98) si cu plasticitate redusa (I_p=10). In continuare, pe adancime, se regaseste un orizont necoeziv, format din doua straturi, primul de nisipuri, de 1.70 m grosime, urmat, pana la adancimea de 20 m, de un strat de pietris cu nisip.

In aceste conditii, fundarea portalului de intrare nu pune probleme deosebite, avand in vedere ca orizontul de nisip (h₂=8.50÷10.20) nu este susceptibil la lichefiere, deoarece nu se regaseste sub apa, este indesat si are o grosime mai mica de 3.00 m.

In intervalul km 346+200÷352+120, care include si alunecarea activa de teren (km 346+200), pamanturile sunt alcatuite din straturi succesive de nisipuri, argile nisipoase, nisipuri cu pietris, nisipuri.

De altfel, nivelul valorilor de rezistivitate ce indica aceasta neuniformitate, variind intr-un interval foarte larg (R=5-1.600 Ωm), scoate in evidenta si existenta minelor abandonate, asa cum se vede in imaginea de mai jos, rezultata din interpretarea datelor culese din teren si prelucrate cu programe specializate.

Fig. 6: Distributia valorilor de rezistivitate la cota +240 mNMN (realizata de ing. Emil OLTEAN)

Din analiza datelor, constatam ca in zona de adancime unde se executa tunelul predomina pamanturi necoezive, nisipuri (nisip cu pietris), pamanturi foarte uniforme si uniforme. Fiind in mai multe zone sub panza freatica, sunt saturate si au un coeficient de permeabilitate k=2*10^-2÷3.5*10^-4 cm/s.

In zonele unde aceste pamanturi sunt deasupra cotei de 15 m, masurate de la suprafata terenului, au grosimi mai mari de 3 m si sunt sub apa, se recomanda ca, inaintea proiectarii si executiei, sa se analizeze susceptibilitatea la lichefiere, potentialul de lichefiere si rezistenta la lichefiere.

RISCURI GEOTEHNICE

Pentru a crea o imagine de ansamblu asupra riscurilor geotehnice ce pot fi intalnite in zona tunelului Balota, a fost realizata harta de hazard la alunecari, conform HG 447/2003, utilizand cei 8 factori indicati pentru calculul coeficientului mediu de hazard.

Din analiza tuturor parametrilor, se constata ca cele mai mari riscuri – de care trebuie sa se tina cont atat in proiectare, cat si la executie – sunt in zona tunelului Balota. Alte riscuri ce pot aparea sunt si cele legate de apa subterana (prin agresivitatea chimica fata de betoane armate si metale), cat si de presiunea hidrostatica si hidrodinamica ce actioneaza asupra tunelului.

Fig. 7: Harta de risc geotehnic al zonei analizate (realizata de ing. Emil OLTEAN si geogr. Alina EFTIMIE)

Odata cu formarea golurilor de mina se produce si miscarea pamanturilor din jurul acestora, ce se propaga perimetral pana la 7 m, producand surparea materialelor din acest perimetru. Miscarea continua in timp conduce la aparitia planurilor de alunecare, a hornurilor si a conurilor de surpare ce ajung pana la suprafata.

Fig. 8: Amplasamentul exploatarilor miniere in raport cu traseul caii ferate

In consecinta, zona minelor din perimetrul tunelului Balota trebuie monitorizata si se impun masuri pe baza de proiect pentru oprirea acestor fenomene – in caz contrar, stabilitatea lucrarii este afectata. Toate aceste riscuri analizate mai sus arata ca relatia viitoarei structuri (tunelul Balota) cu mediul geologic si geotehnic se incadreaza in categoria geotehnica 3, risc geotehnic major.

Fig. 9: Zona lucrarilor miniere si zona abatajelor ( ing. Emil OLTEAN, geogr. Alina EFTIMIE)

CONCLUZII

Pe baza observatiilor de teren si a investigatiilor in situ si in laborator putem trage urmatoarele concluzii:

1. La suprafata, versantii au un potential ridicat de instabilitate sau sunt afectati de instabilitati active;
2. In subteran, pe un areal cuprins intre km 348+000÷ km 352+153, carbunele a fost exploatat prin abataje in cadrul Complexului Energetic Oltenia. Exploatarile miniere Husnicioara I si II au intrat in conservare in anul 1999;
3. Pamanturile strabatute de viitorul tunel sunt caracterizate de alternante de argile si nisipuri cu strate de carbune de varsta Pliocen inferior. In functie de starea de umiditate in care se gasesc, acestea pot avea, din punct de vedere geomecanic, o comportare diferita in masiv. Umiditatea masivului poate fi datorata conditiilor naturale, dar poate fi influentata si de factorii antropici.

BIBLIOGRAFIE

[1] Studiu de Fezabilitate pentru reabilitarea liniei feroviare Craiova – Drobeta Turnu Severin – Caransebes, parte a Coridorului Orient/Est-Mediteranean – Studiu Geotehnic, Partea a II-a – km. 333+000 (inceput varianta Balota) – km. 357+000 (iesire varianta Balota), S.C. GEOSTUD SRL, 2020;

[2] A. STANCIU, I. LUNGU, Fundatii, Vol. 1 – Fizica si mecanica pamanturilor , Editura Tehnica, 2006;

[3] NP 074-2014, Tabel terenuri dificile A1.3, pag.11;

[4] Studiul factorilor de risc pentru caile ferate, din punct de vedere al alunecarilor de teren, inundatiilor si seismelor, judetul Mehedinti, pentru lucrarea de reabilitare a liniei de cale ferata Craiova – Drobeta Turnu Severin – Arad, componenta a Coridorului IV Pan-European, ramura sudica, pentru circulatia trenurilor cu viteza maxima de 160 km/h, intocmit de asocierea S.C. GF TECHNICAL EXPERT SRL si S.C. GEOSTUD SRL in anul 2007;

[5] BANCILA I. & colaboratorii, Geologie inginereasca, Vol. 1, Cap. 3, Subcap. 3.6 si 3.7;

[6] GRADIN V., Stabilitatea terasamentelor de cale ferata, Editura Transporturilor si Telecomunicatiilor, 1963;

[7] ZAMFIRESCU F., COMSA R., MATEI L., Rocile argiloase in practica inginereasca, Editura Tehnica, 1985.

Autori:

drd. ing. Sebastian MUSTATEA, sef Departament Geotehnica 2,

ing. Aurel BARARIU, consilier pe probleme de geotehnica si de mediu,

geogr. Alina EFTIMIE – S.C. Geostud SRL

www.geostud.ro

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 208 – noiembrie 2023, pag. 45-47