Overstressed rock has now and then occurred In Swedish water tunnels. When competent rock Is excavated high stresses may manifest themselves by some kind of Induced Instability, such as rock bursting, spalling or flaking off and fracturing as well as various sound phenomena. Some types of excavation-induced fractures and their relationship to the stress field and geological structures are discussed. The stress-induced phenomena may appear and disappear abruptly at successive sections of a proceeding excavation without any obvious reason. Measured stresses vary Independently of the overburden, and initial stresses up to 70 MPa have been measured a few hundred metres below the surface. In some instances faults have demonstrably influenced the magnitudes and the directions of the stresses. It is suggested that the overstressed rock discussed here is caused by present-day tectonics and occurs in limited zones, which sometimes also feature faults or fractured rock.
Il y a eu, de temps à autre, des massifs rocheux sous qrandes contraintes dans des galeries suedoises, Lorsqu'on creuse dans un terrain competent, de fortes contraintes peuvent se manifester par une sorte d'instabilite induite, telle que coup de terrain, eclatement ou effeuillement et fracturation, aussi bien que divers phenornènes acoustiques. Certains types de fracturations induites par Ie creusement, et leur relation au domaine de la contrainte et aux structures geologiques y sont traites, Les phenomènes induits par la contrainte peuvent apparaître et disparaître abruptement aux troncons successifs d'un creusement en cours sans aucune raison evidente. Les contraintes mesurees varient independamment de la hauteur de recouvrement, et des contraintes initiales allant jusqu'à 70 MPa ont ete mesurees à quelques centaines de mètres en-dessous de la surface. Dans quelques cas, il peut être preuve que des failles ont influence l'ampleur et la direction des contraintes. Il est suggere que les massifs rocheux sous gran des contralntes traites ici sont causes par les tectoniques actuelles et existent dans des zones limltees, où il y a egalement quelquefois des failles ou des terrains fractures.
Beim Bau von Wasserstollen in Schweden ist man dann und wann auf ueberbeanspruchtes Gebirg gestoβen. Wenn kompetentes Gebirge ausgebrochen wird, können hohe Spannungen auftreten, die sich in einer Art von induzierter instabllltat wie etwa in Gebirgsschlag, im Abplatzen oder im Abbröckeln oder In der Zerklueftung des Gesteins aber auch in verschiedenen akustischen Phanomenen auβern können. Einige Typen von ausbruchsbedlngten Klueften und ihr Verhaltnis zu dem Spannungsfeld und den geologischen Strukturen werden hier behandelt. Beim Vorantreiben des Stollens können die spannungsinduzierten Phanomene ohne erslchthchen Grund auf der emen Strecke plötzlich auftreten und auf der darauffolgenden Strecke ebenso plötzlich wieder verschwinden.Die gemessenen Spannungen variieren unabhangig von dam ueberlagernden Gebirge, Initialspannungen von bis zu 70 MPa Sind eiruqe hundert Meter unter der Erdoberf lache gemessen worden. In einigen Fallen haben Verwerfungen bewiesenermaβen die Magnituden und die Richtung der Spannungen beeinfluβt. Wir sind der Melnung, daβ die hier behandelte Überbeanspruchung des Gebirges durch die rezente Tektonik verursacht wird und in begrenzten Streckenabschnitten auftritt, in denen manchmal auch Verwerfungen oder zerklueftetes Gestein vorkommen.
The occurrence of overstressed rock has been known for Some time in Swedish tunnelling experience (Martna 1970, 1972; Hiltscher et al, 1979; Carlsson & Olsson 1982b; Bergman & Johnsson 1985; Martna & Hansen 1986c). It is in practice usually called "banging rock" or "cracking rock" and expresses itself by a variety of cracking or banging sounds, usually combined with a more or less violent form of rock Instability, such as bursting or slabbing. The occurrence of these phenomena is rather erratic and unpredictable. In this paper some cases from the experience of the Swedish State Power Board are treated.
In some restricted stretches of the Headrace Tunnels 2 and 3 at the Vietas hydroelectric power station, manifestations of high stress such as rock bursting, fracturing, rock Instability and various banging and cracking sounds did occur during the excavation. A large number of stress measurements were carried out In both tunnels (Hiltscher 1969, 1972; Hiltscher & Ingevald 1971; Martna 1970, 1972; Hallbjörn 1986; Martna & Hansen 1986a, 1986c).
(Figure in full paper)
Thanks to a detailed geological mapping (Martna & Hansen 19868), the geology of the Vietes headrace tunnels is well documented. The tunnels pass through metamorphic rocks of granitic and sedimentary origin belonging to the Caledonian mountain chain as well as autochthonous Cambrian sediments (siltstone) and Precambrian basement rocks (quartzite).
In both tunnels, the high rock stresses have caused fracturing of the rock. Most of the fractures are more or less parallel to the excavation face, and thus perpendicular to the tunnel walls.
