SUMMARY:

The paper describes the design approach to the nomination of rock support for a complex of nine underground caverns constructed in Slate as part of the Dinorwic Pumped Storage Scheme in North Wales. The geological and site investigations are summarised together with various theoretical studies. The behaviour of both the rock and the support systems were studied in a fully instrumented trial enlargement. The principles of support nomination are outlined together with examples of how these have been applied. Geological mapping and stability checks have been continued throughout the construction period and the nominated support amended where necessary. Movements of the rock are being monitored and the results are comparable with theoretical estimates. The design approach adopted was facilitated by the use of an on-site rock mechanics group working as an integrated team with the design office. Savings of about 20% were achieved in both construction time and cost relative to initial estimates.

RESUME:

La communication decrit l'optique conceptuelle que a ete adoptee pour designer le soutien qu'il fallait accorder à la roche dans un complexe de neuf cavernes souterraines construites dans le cadre du Plan pour l'Emmagasinage d'eaux pompees à Dinorwic en Pays de Galles septentrional. Les enquêtes geologiques et du terrain sont resumees, ainsi que des etudes theoriques diverses. Le comportement du système rocheux et du système de soutien a ete etudie à l'aide d'un agrandissement d'essai equipe d'une gamme complète d'instruments. La communication contient une description des principes de la designation du soutien, ainsi que des exemples de leur application. Des cartes geologiques ont ete etablies et la stabilite a ete contrôlee tout au long de la periode de construction et le soutien designe a ete corrige au besoin. Les deplacements de la roche ont ete surveilles et les resultats obtenus concordaient bien avec les calculs theoriques sauf dans un certain nombre d'endroits. L'implementation de l'optique conceptuelle adoptee a ete facilitee par la presence à pied d'oeuvre d'un groupe d'etude de la mecanique des roches, qui a travaille en cooperation etroite avec la bureau d'etudes. Environ 20% du temps de construction et des coûts ont ete economises par rapport aux premières evaluations qui ont ete basees elles en grande partie sur les pratiques traditionnelles.

ZUSAMMENFASSUNG:

Die Abhandlung beschreibt die Konstruktionsbehandlung des vorgeschriebenen Felsunterbaus fuer einen Komplex von neun fuer das Dinorwic-Pumpspeicherschema konstruierten Untergrundhöhlen. Zusammen mit verschiedenen theoretischen Studien werden die geologischen und Baustellenuntersuchungen zusammengefasst. Das Verhalten des Gesteins und der Unterbausysteme wurde an einer voll instrumentierten Versuchsvergröβerung studiert. Die Prinzipien der Unterbauvorschrift werden, zusammen mit Biespielen ihrer Anwendung, umrissen. Durch die gesamte Konstruktionsperiode hindurch wurden geologische Kartenzeichnungen und Stabilitatsproben durchgefuehrt und der vorgeschriebene Unterbau, wo erforderlich, abgeandert. Bewegungen des Gesteins wurden ueberwacht und hielten, mit Ausnahme bestimmter Stellen, durchaus den Vergleich mit theoretischen Kalkulationen aus. Die gewahlte Konstruktionsbehandlung wurde durch den Einsatz einer Gesteinsmechanikgruppe an Ort und Stelle erleichtert die als integriertes Team mit dem Konstruktionsbuero zusammenarbeitete. Im Vergleich zu den urspruenglichen Kalkulationen, die hauptsachlich auf frueherer Praxis beruhten, wurden Einsparungen von etwa 20% sowohl an Konstruktionszeit als auch an Kosten erreicht.

1. INTRODUCTION

Dinorwic Power Station is a pumped storage scheme under construction in North Wales for the Central Electricity Generating Board with a complex of nine interconnected underground caverns housing electrical and mechanical plant (fig.l) and associated hydraulic and access tunnels (ref. 1,2, 3). Principal dimensions of the caverns are given in table 1.

2. PRELIMINARY DESIGN WORK

For initial planning and estimating purposes a preliminary outline of the excavated shapes of caverns and rock support system was prepared from plant requirements and previous practice. This was checked using two-dimensional finite element stress analysis with assumed design parameters.

3. GEOLOGY

The caverns were excavated in slates of the Cambrian series with dolerite intrusions (fig.2, ref. 4). It was apparent at an early stage in the project that a detailed analysis of the structural geology would be required. This point was emphasised by the collapse of the portal to one of the access tunnels in June 1974 shortly after the start of construction. These can combine to form blocks which could be released and which could slide or fall into the excavations in certain circumstances. Most of the major discontinuities have low effective shear strength due to the planar, very smooth and claylined and/or mineralised nature of the surfaces. The geological mapping was supplemented by both cored and open boreholes. Packer tests carried out in these boreholes indicated very low permeabilities and it was anticipated that there would be only minor inflows of water in isolated locations (usually associated with the dykes).

4. LABORATORY AND IN SITU TESTING

A programme of laboratory and in situ testing was initiated to determine design parameters using either samples from boreholes or from blocks of rock (ref. 4). The results are summarised in table 3.

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