Rock Mass underground characterization by means of non-contact survey

Geostructural survey of underground excavation faces has often lots of difficulties related to safety, accessibility of the site and the duration of operations. To overcome these problems, few years ago it was introduced the non-contact geostructural survey method. With this technique 18 excavation faces have been analyzed in the Val Lemme tunnel (Italy), one of the four provided for Valico railway tunnel (AV/AC Genoa-Milan). Groups of three photos acquired between November 2013 and December 2014 allowed for creating Digital Surface Models (DSM) of each analyzed face, on which a non-contact geostructural survey focused on geometric characteristics of the rock mass was then performed. The obtained data were then compared with those obtained during the quick traditional geostructural survey. For each excavation face degree of jointing, mean block size and shape were calculated, then the main classification systems were applied in order to assign a quality class to the rock mass and to estimate strength and deformation parameters. Experimental results demonstrate the effectiveness of the non-contact technique and how this can complete and integrate the quick traditional geological survey. The orientation of discontinuity planes arisen from the geostructural survey performed on DSM (mesoscale) corresponds with the geological and structural local situation (regional scale); similarly, the quality class empirically estimated agrees with data obtained from traditional methods of investigation (in site and in laboratory tests). 

Key words: photogrammetry, DSM, geostructural survey, geomechanical classifications, Terzo Valico.

Caractérisation des masses rocheuses en tunnel souterrain avec la technique “pasà- contact”

Le relief geostructural des excavations souterraine présente souvent des problèmes liés à la sécurité, à l’accessibilité du site et à la durée des opérations. Pour surmonter ces problèmes, dans ces dernières années, il y a introduit la technique de relief «sans contact». Avec cette technique ont été analysées 18 faces d’excavation de la Finestra Val Lemme (Italie), l’une des quatre prévues pour le projet de tunnel ferroviaire «Terzo Valico» (AV/AC Milan-Gênes). Groups de trois photos, prises entre les mois de Novembre 2013 et Janvier 2014, nous ont permis de reconstituer les modèles numériques (DSM) des différents faces d’excavation sur lesquels a été appliqué une étude “pas-a-contact” des paramètres géométriques de la masse rocheuse. Les données obtenues à partir de l’analyse “pas-à-contact” ont été comparées à celles obtenues par une enquête structurelle traditionnel. Pour chaque face d’excavation ont été calculé le degré de fracturation, le volume moyen et la forme des blocs. Deuxièmement, à tous les fronts enquête ont été appliqués les principaux systèmes de classification afin d’attribuer une classe de qualité à la roche et à estimer les paramètres de résistance et de déformation. Les résultats expérimentaux démontrent l’efficacité de la technique “pas-a-contact” et en quoi cette dernière peut compléter et terminer l’étude géologique traditionnel. Les données obtenues à partir du DSM (méso-échelle) sont concordants avec les structures géologiques locales (échelle régionale); de même, les classes de qualité estimées empiriquement, sont concordants avec les données du Projet Exécutif (tests de laboratoire et in-situ). 

Mots clés: photogrammétrie, DSM, enquête structurelle, classifications géomécaniques, Terzo Valico.