Dr. Fermín Sanchez und sein Team waren mit dem Bau einer Autobahn von Tepic nach Puerto Vallarta an der Westküste Mexikos beauftragt. Bei dieser Fallstudie stieß er in der Nähe eines Tunnelportals auf einen erheblichen Felssturz, der durch die Reaktivierung einer geologischen Störung verursacht wurde.
Die Fallstudie wurde während des Baus der Autobahn von Tepic nach Puerto Vallarta an der Westküste Mexikos durchgeführt. Das Untersuchungsgebiet liegt geologisch gesehen innerhalb der Transversalen Neovulkanischen Achse, die durch eruptive Strukturen und vulkanisch-sedimentäre Ablagerungen von Gesteinen unterschiedlicher Zusammensetzung (Andesit, Basalt, Rhyolit) mit einem Alter vom späten Pliozän bis zum Holozän gebildet wird.
Während des Baus eines Teils der Straße im Bundesstaat Nayarit begann eine beträchtliche Gesteinsmasse in der Nähe eines Tunnelportals durch einen offenen Einschnitt nach oben zu rutschen. Es wurde festgestellt, dass das Versagen des Geländes durch die Reaktivierung einer geologischen Störung verursacht wurde. Darüber hinaus begann auch das Tunnelportal zu versagen, wodurch die Baustelle einem hohen Risiko ausgesetzt war. Alle diese Faktoren zusammengenommen deuteten darauf hin, dass es nicht möglich sein würde, die Rutschung und das Portalversagen mit herkömmlichen Methoden zu stabilisieren.
Die Komplexität dieses geotechnischen Problems liegt in der Tatsache begründet, dass der Hang in Bewegung war und seine Bewegungsgeschwindigkeit in engem Zusammenhang mit der Regenzeit in der Region stand. Darüber hinaus wurden die Aushubarbeiten zur Öffnung des Tunnelportals durch die unausgewogene Felsmasse beeinträchtigt, was ein hohes Risiko für die Auslösung eines gewaltigen Versagensmechanismus darstellte.
Eine geotechnische Lösung, die von einfach bis sehr komplex reicht
Die vom Team von Fermín Sanchez Reyes gewählte Lösung bestand darin, den Tunnel, den offenen Einschnitt des Portals und den Bereich des Erdrutsches mit einem sehr stabilen Tunnel in offener Bauweise zu verbinden, der mit einer großen Betonpfahlwand und aktiven Ankern geschützt ist.
Um diese Lösung zu realisieren, musste das Team ein geotechnisches 3D-Modell erstellen, das so realitätsnah wie möglich war, um die angestrebte Lösung zu modellieren. Daher wurde zunächst eine achtmonatige Kampagne durchgeführt, in der eine umfassende Untersuchung des Geländes mit Piezometern, Oberflächenüberwachung, Bohrungen, geologischer/geotechnischer Kartierung des Untersuchungsgebiets usw. vorgenommen wurde.
Nach Abschluss der Felduntersuchung wurde ein 3D-PLAXIS-Modell erstellt, um die Bewegung der Gesteinsmasse so genau wie möglich darzustellen. Darüber hinaus wurde eine Reihe von 2D-PLAXIS-Querschnitten verwendet, die ebenfalls kalibriert und zur Ergänzung der Informationen des 3D-Modells mit einem höheren Verfeinerungsgrad verwendet wurden.
Erzielung zuverlässiger Ergebnisse
Anhand dieser Modelle wurden schließlich die neuen Aushubarbeiten, Strukturen und verdichteten Aufschüttungen des Projekts berechnet. Es wurden auch andere Lösungen untersucht, die darin bestanden, den Berg mit einem leichten Gefälle abzutragen. Dies würde jedoch zu enormen Erdbewegungen führen und die Wahrscheinlichkeit einer endgültigen Stabilisierung wäre gering, da die Hauptverwerfungsstruktur weit außerhalb des für die Bauarbeiten zulässigen Bereichs liegt.
Dr. Fermín Sanchez Reyes von México Subterráneo A.C. ist bekannt für seine Arbeit im unterirdischen Bauwesen in Lateinamerika und Spanien, vor allem in der Planung und im Bau von Tunneln und Straßen, sowie für seine Studien zur Felsmechanik.
Englischer Original-Text by Carlos Correa, Bentley Systems, May 10th, 2023