ABSTRACT:

The 930 m long Pen- Y-Clip tunnel has recently been driven through a headland comprising fine-grained microdiorite of Ordovician age. The presence of five joint sets and several shear zones was established through field mapping and drilling and an engineering geological cross section along the tunnel route is presented. A recently published vector-analysis technique has been used to predict joint interaction patterns along various alternative routes thereby allowing potential unstable volumes to be compared. Such a method is recommended for optimising tunnel design. Modified Rock Mass Ratings (CRMR) involving a continuous rating equation developed from Bieniawski's original classification have been calculated for the chosen tunnel route and used to predict unstable zones and tunnel support requirements. Four critical sections have been modelled using base friction techniques incorporating both rough and planar joints within carefully scaled model materials. Conclusions are drawn concerning predicted stability and actual conditions encountered.

RÉSUMÉ:

Le tunnel "Pen-Y-Clip" de 930 metres de long a ete recemment conduit a travers une montagne (bute) abritant des grains fins de microdiorite datant de l'age Ordovicien. La presence de cinq joints et autres zones de cisallement a ete etablie a travers une lecture de champs, perforation et autre section geologique le long du tunnel est presentee. Recemment, la publication d'une technique d'analyse vectorielle a ete utilise pour prevoir le schema d'interaction entre les joints le long d'une variete de chemins alternatifs permettant la comparaison de volumes instables. Telle methode est recommende pour optimiser la conception du tunnel. L'evaluation de Masse Modifie de Roche. "CRMR". impliquant une equation d'evaluation continue developee a partir de la classification originale de BIENIAWSKI, a ete calcule pour le chemin du tunnel coisit, et utilise pour prevoir les zones unstables et les besoins de support du tunnel. Quatre sections critiques ont etes modelees en utilisant la technique de frottement de base incorporant les joints rudes et planes en employant des materiaux echelonnes. Les conclusions tirees concernent la prediction de stabilite et conclusions rencontrees,

ZUSAMMENFASSUNG:

Der 930 Meter lange Pen- Y-Clip Tunnel wurde vor kurzem durch ein Vorgebirge getrieben, das aus feinkörnigen Mikrodioriten aus dern Ordovizium besteht. Das Vorkommen von fúnf Spaltensystemen und einigen Scherzonen wurde durch Feldkarrierungen und Bohrungen festgesrellt. Ein ingenieur-geologisches Querschnittsprofil entlang des Tunnelverlaufs wird vorgestellt. Eine kuerzlich veröffentlichte Vektoranalysetechnik wurde dazu verwendet, die Wechselwirkung der Spalt-systeme entlang verschiedener Alternativrouten vorherzubestimmen und ermöglichte dadurch, das potentielle instabile Volumen zu Vergleichen. Solch eine Methode wird zur Optimierung der Tunnelplanung empfoblen. Modifizierte Felsmassenbewertungen (Modified Rock Mass Rating, CRMR), die eine kontinuierliche Bewertungsgleichung nach Bieniawskis urxpruenglicher Klassifizierung miteinheziehen, wurden fuer den gewahlten Tunnelverlauf berechnet und dazu verwendet, instabile Zonen und erforderliche Stuetzmaβnahmen vorherzubestimmen. Vier kritische Abschnitte wurden modelliert, indem Reibungstechniken verwendet wurden, die sowohl rauhe als auch galtte Spaltflachen mit sorgfalltig skalierten Modellrnaterialien berueksichtigen. Schlussfolgerungen zur vorherbestimmten Stabilitat und der tatsachlich angetroffenen Bedingungen werden gezogen.

1 INTRODUCTION

Pen-Y-Clip is the name given to a steep sided, high level rock headland west of Conwy forming a natural barrier between the villages of Penmaenmawr and Llanfairfechan on the North Wales coast and through which a new road tunnel as recently been driven as a part of the improvements of the A55 trunk road. The location is shown in Figure 1. The Pen-Y-Clip tunnel win provide a new carriageway for westbound traffic through the headland. It is 930 m long including two 25 m long portal rock fall shelters, and will carry a 7.3 m-wide two-lane road with a minimum vertical clearance of 5.1 m. Eastbound traffic win use the up-graded existing road around the headland.

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