Assesment of Factors Affecting Groundwater Ingress into Tunnel Cebrat using Numerical Modelling

Abstract

The thesis deals with the assessment of water ingress mechanisms in the tunnel Čebrať, located in the Ružomberok district, Slovakia. To estimate the water inflow in tunnels, fully 3D geo-hydromechanical numerical modeling has been performed. This project can be divided in two stages of modeling; the first is a geomechanical simulation by considering CWFS, HoekBrown and Ubiquitous-joint models. Once the strain and deformation changes around tunnels were quantified, boundaries given by EDZs, were obtained to be imported into FEFLOW as supermeshes, to perform the second stage of modeling, where main hydrogeological features of studied area and impact of tunnel construction were considered under a steady-state water flow regime. Several cases of analysis were then studied in order to quantify the impacts of tunneling and fractures on the water budget in surface creeks, as well as on the tunnel itself. The groundwater recharge was assessed by interpolating linearly with elevation, precipitation data from years 2001 to 2016. Although results seem to be sound with observed data, parameter calibration is still a required task for future analysis.

Diplomová práce se zabývá hodnocením mechanismů přítoků vody do tunelu Čebrať, který se nachází v okrese Ružomberok na Slovensku. Pro odhad přítoku vody do tunelu bylo provedeno plně 3D geo-hydromechanické numerické modelování. Tento projekt lze rozdělit do dvou fází modelování; první je geomechanická simulace na základě konstitučních modelů CWFS, Hoek-Brown a Ubiquitous-joint. Jakmile byly napěťodeformační změny kvantifikovány, byly získány hranice deformačních zón okolo tunelu - EDZ, které byly importovány do FEFLOW jako tzv. “supermesh”. Na tomto základě byl v druhé fázi sestaven hydrogeologický model ustáleného proudění, který zohlednil základní hydrogeologické struktury oblasti a antropogenní vlivy ražby tunelu. Poté bylo provedeno několik případových studií za účelem kvantifikace dopadů tunelování a tektonického porušení na vodní bilance v povrchových tocích i v samotném tunelu. Doplňování podzemní vody infiltrací ze srážek bylo hodnoceno lineární interpolací s údaji o nadmořských výškách na základě srážek z let 2001 až 2016. Přestože se výsledky zdají být v dobré shodě s předpoklady a pozorováním, kalibrace parametrů modelu je pro budoucí analýzu nezbytná