Suunnittelijan näkökulma tietomallintamiseen kalliorakennussuunnittelussa

Transkriptio

1 Suunnittelijan näkökulma tietomallintamiseen kalliorakennussuunnittelussa CityGeoModel seminaari klo 11:00-11:15 Matti Kalliomäki ja Kalle Hollmén / Saanio & Riekkola Oy

2 Saanio & Riekkola Oy Perustettu 1962 Suunnittelemme kalliotiloja ja ydinjätteen loppusijoitusta Henkilökuntaa n. 70, liikevaihto n. 7M alkaen osa A-Insinöörit konsernia

3 Maanalaisten kalliotilojen suunnittelu Kalliorakennussuunnittelu lopputuotteen kokonaisuuden ymmärtäminen on tärkeää käyttäjän kanssa yhteistyössä määritellyt laatu- ja laajuustavoitteet Kalliotekninen suunnittelu onnistunut toteutus varmistetaan hankkimalla riittävät ympäristö- ja kallio-olosuhdetiedot tutkimukset mallintaminen analysointi monitorointi

4 Kallioteknisen suunnittelun TOP-haasteet toimitaan usein rakennetulla alueella, jolloin maanpinta on jo rakennettu ja rakennuskanta on arvokasta infra-hankkeissa jäykkä geometria ei mahdollista kallioteknisen optimin hakemista olemassa olevat kalliotilat ja niiden vaikutukset (kalliomekaniikka, pohjavesi) rakentamisen logistiikka laajat monimuotoiset tilat (kalliomekaniikka) kallioperän lähtötiedon pirstaleisuus Kaikkia näitä haasteita on helpompi hallita mallipohjaisesti

5 Mallinnus kalliorakennussuunnittelussa Nykytilanne 1. Kallion luonnollinen pinta 2. Louhintamalli 3. Kalliomekaaninen malli 4. Kallion materiaalimalli (rakennegeologinen malli) 5. Pohjavesimalli

6 Kallion luonnollisen pinnan malli Luonnollinen kalliopinta mallinnetaan yleisimmin lineaarisesti kolmioiden varmistettujen luonnollisesta kallionpinnasta tehtyjen havaintojen perusteella pohjatutkimukset (päättymistavat KA, KK) kalliopaljastumien vaaitukset / laserkeilaukset muut havainnot tai aineistot Luonnollisesta kalliopinnasta poistetaan kalliokaivannot ja leikkaukset. Useita valmiita kaupallisia ohjelmistoja, esim. 3D-Win, Novapoint, FiksuGEO, Surpac. Mallin luotettavuustarkastelu lähtötietojen kattavuuden osalta kallioteknisessä suunnittelussa esim. nk. Hakalan menetelmällä erotetaan linjan ympäriltä sopiva tarkastelukäytävä jaetaan käytävä esim. 2x2 m 2 :n ruudukkoon (rasteriin) otetaan mukaan kallionpinnan korkeuspisteet (X,Y,Z) lasketaan jokaiselle rasterin pikselille etäisyys lähimpään tutkimuspisteeseen värien avulla voidaan hahmottaa alueet, joilla mittauksien epävarmuus on suuri: mitä suurempi etäisyys lähimpään tutkimuspisteeseen, sitä suurempi epävarmuus Geoteknisen suunnittelun näkökulma: Kallionpintamallin luotettavuuden analysointi porakonekairausten määrän ja laadun perusteella (Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 27/2015)

7 Louhintamalli Louhintamalli sisältää yleensä vähintään tilageometrian. Lisäksi kohteesta riippuen kallion mekaaniset lujitusrakenteet injektoinnit. Toistaiseksi ei ole koettu mielekkääksi mallintaa suunnittelussa (on riippuvainen työtekniikasta ja louhinnan etenemisestä) Mallin lähtötietoina käytetään tilantarvetta. Malli valmistuu tietomallipohjaisena suunnitteluna. Malliin täydennetään louhinnan toteumatiedot. Ohjelmistojen kehittyessä myös muut toteumatiedot esim. injektointien osalta. Ei vielä yhtä kaikenkattavaa kaupallista sovellusta, mutta soveltamalla pärjää monella ohjelmalla, esim. Autodesk Civil 3D+FiksuGEO, Tekla Civil, Novapoint Tunnel, Autodesk Inventor, MicroStation Yleiset Inframallivaatimukset 2015 (YIV 2015) sisältää kalliorakenteet ( Tällä hetkellä 3D-mallin ja tietomallin ero on häilyvä kalliorakennussuunnittelussa

8 Kalliomekaaninen malli Kalliomekaaninen malli rakennetaan kohteen vaatimustaso, geometria ja kallio-olosuhteet huomioiden. 2D/3D tarpeen ja kohteen&olosuhteiden mukaan Keskeisimpiä lähtötietoja kalliomekaanisten parametrien lisäksi ovat materiaalimalli ja louhintamalli Mallin avulla simuloidaan kalliomekaaninen käyttäytyminen huomioiden rakentamisen ja lujituksen vaiheistukset Yleisimpiä ohjelmia Itascan ja RocSciencen ohjelmistot

9 Pohjavesimalli Pohjaveden hallinnan apuväline Entistä tärkeämmässä roolissa, kun rakentaminen keskittyy rakennetuille keskusta-alueille ja kalliotilojen määrä samalla alueella suuri Numeerinen mallinnus huomioiden sekä kyllästynyt että kyllästymätön kerros integroituna samaan malliin mallin kalibrointi menneisyyden perusteella alenemien ennustaminen tulevaisuuteen Lähtötietoina: Säädata Pitkät pohjavedenpinnan aikasarja Tutkimuskairaukset (vesimenekkikokeet) Maalajikairaukset Ruhjevyöhykkeiden sijainnit Kalliopinnan korkeusasema Maanpinnan korkeusmalli Tunnelin linjaus ja poikkileikkaus Tunnelin louhinnan eteneminen ajan suhteen. Käytetään alenemien ja tiivistystarpeen arviointiin

10 Kallion materiaalimalli Mallin sisältämät tutkimukset Kalliotutkimusten tiedot (esim. kairaukset) kallionpinta kalliomekaaniset tutkimukset näytteenotot Rakennusgeologiset kartoitukset Mallin sisältämät geologiset tulkinnat kivilajit kalliolaatu (Q-parametrit) heikkousvyöhykkeet (RG) Vedenjohtavuudet Tulkinnat laatii suunnittelijan rakennusgeologit

11 CASE Pisararata, keskustan suunnitteluosuus

12

13

14

15 Lopuksi Kalliomateriaalin tiedot suunnittelualueella ovat kallioteknisen suunnittelun keskeisin lähtötieto. Olemassa olevan tiedon kokoon kerääminen on vielä 2010-luvun puolivälin jälkeenkin melko alkeellisiin konsteihin perustuvaa salapoliisityötä: kaupunkien arkistot rakennuttajien arkistot suunnittelutoimistojen arkistot muistikuvat ja muu perimätieto vanhat valokuvat ja kartta-aineistot paljastumakartoitukset suuressa mittakaavassa GTK:n aineisto CityGeoModel projektin tavoitteille nähdään selkeä tarve

16 Kiitos