heal.abstract |
Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την ευστάθεια του μετώπου εκσκαφής και τις μεθόδους υποστήριξης του. Αφορά βαθιές σήραγγες, δηλαδή σήραγγες σε βάθος μεγαλύτερο από δύο ή τρείς διαμέτρους όπου αναπτύσσεται πλήρως το φαινόμενο του θόλου, οι οποίες διανοίγονται με συμβατική εκσκαφή. Πιθανή αστοχία του μετώπου εκσκαφής της σήραγγας μπορεί να δημιουργήσει μια σειρά από ανεπιθύμητα προβλήματα όπως καταστροφές στην υποστήριξη της σήραγγας και στο μηχανολογικό εξοπλισμό, καθώς και τραυματισμούς στο προσωπικό που εργάζεται κοντά στο μέτωπο. Ιδιαίτερα στις βαθιές σήραγγες, η αστοχία του μετώπου μπορεί να επηρεάσει τον αστικό ιστό με βλάβες στα κτίρια που βρίσκονται στην επιφάνεια, στα οδικά δίκτυα κ.α. Συνεπώς γίνεται κατανοητό ότι η μελέτη της συμπεριφοράς του μετώπου, αλλά και της αποδοτικότητας των μέσων υποστήριξης του είναι σημαντική ώστε να εξασφαλίζεται ένα ασφαλές εργασιακό περιβάλλον για το προσωπικό και να επιτυγχάνεται το μέγιστο όφελος από την κατασκευή της σήραγγας. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι : (α) Να εξεταστεί η επιρροή της τμηματικής εκσκαφής στην ευστάθεια του μετώπου, (β) να εξεταστεί η επιρροή των μέτρων προστασίας στην ευστάθεια του μετώπου. Ως μέθοδοι υποστήριξης χρησιμοποιούντα τα αγκύρια μετώπου, οι δοκοί προπορείας ή ο συνδυασμός των δύο, αφού είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα κατά τη διάνοιξη σηράγγων, (γ) να καθοριστούν τα όρια εφαρμογής των παραπάνω μεθόδων με σκοπό να επιτευχθεί ο οικονομικός σχεδιασμός της υποστήριξης του μετώπου εκσκαφής. Η παρούσα έρευνα πραγματοποιήθηκε μέσω τρισδιάστατων παραμετρικών αναλύσεων. Οι παράμετροι που εξετάστηκαν ήταν διαφορετικοί τύποι βραχόμαζας, διαφορετικά βάθη, διαφορετικές τιμές του συντελεστή οριζόντιων ωθήσεων Κ, καθώς και διάφοροι μέθοδοι υποστήριξης μετώπου (δοκοί προπορείας, αγκύρια από υαλονήματα). Ακόμη εξετάστηκε ο αριθμός των φάσεων εκσκαφής και η μεταξύ τους απόσταση. Όλες οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν μέσω του κώδικα πεπερασμένων στοιχείων Abaqus Simulia. Κατά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων μελετήθηκαν η εξώθηση του μετώπου, η μετακίνηση της στέψης της σήραγγας, η ανάπτυξη πλαστικής ζώνης πίσω από το μέτωπο καθώς και οι δυνάμεις που δέχονται τόσο τα αγκύρια όσο και οι δοκοί προπορείας. Αξίζει να σημειωθεί ότι η σχέση που περιγράφει το φαινόμενο της εξώθησης είναι των Georgiou and Kalos (2019) η οποία βασίστηκε σε προηγούμενη έρευνα του Προυντζόπουλου (2012) πάνω σε αβαθείς σήραγγες. Η σχέση των Georgiou and Kalos (2019) εφαρμόζεται σε βαθιές σήραγγες και συσχετίζει την αδιάστατη εξώθηση Ω με τον αδιάστατο συντελεστή εδάφους και βάθους ΛF. Επιπλέον η συμπεριφορά της βραχόμαζας περιγράφεται από το «γενικευμένο» κριτήριο αστοχίας Hoek–Brown. Τα βασικά συμπεράσματα που εξήχθησαν μεταξύ άλλων είναι: (α) Η τμηματική εκσκαφή συνεισφέρει σε μεγάλο βαθμό στη μείωση των εξωθήσεων του μετώπου εκσκαφής, (β) η αύξηση της απόστασης μεταξύ των φάσεων δεν επηρεάζει ούτε την ευστάθεια του μετώπου αλλά ούτε και τα μετατοπισιακά φαινόμενα, (γ) οι δοκοί προπορείας συνεισφέρουν κυρίως στη μείωση των οριζόντιων μετακινήσεων, (δ) η διάταξη των αγκυρίων απαιτείται να είναι πυκνότερη κοντά στα τοιχώματα της σήραγγας. Βάσει των συμπερασμάτων δίνονται κάποιες οδηγίες για τα όρια εφαρμογής της κάθε μεθόδου και προτείνονται περισσότερα θέματα προς μελέτη όπως να μελετηθούν διαφορετικά βάθη, διαφορετικές διατάξεις αγκυρίων, διαφορετικές αποστάσεις μεταξύ των δοκών προπορείας, περισσότερες φάσεις εκσκαφής κ.α. (el) |
el |