Υπολογιστική διερεύνηση της ευστάθειας του μετώπου σηράγγων

Γεωργίου, Δημήτριος; Georgiou, Dimitrios

dc.contributor.author	Γεωργίου, Δημήτριος
dc.contributor.author	Georgiou, Dimitrios
dc.date.accessioned	2021-12-10T12:22:31Z
dc.date.available	2021-12-10T12:22:31Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54152
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21850
dc.rights	Default License
dc.subject	σήραγγες	el
dc.subject	μέτωπο	el
dc.subject	διάνοιξη	el
dc.subject	γεωτεχνική	el
dc.subject	ευστάθεια	el
dc.subject	tunnel	en
dc.subject	face	en
dc.subject	excavation	en
dc.subject	geotechnical	en
dc.subject	stability	en
dc.title	Υπολογιστική διερεύνηση της ευστάθειας του μετώπου σηράγγων	el
dc.title	Numerical investigation of the tunnel face stability	en
dc.contributor.department	Geotechnical department - Τομέας Γεωτεχνικής	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Γεωτεχνική μηχανική	el
heal.classification	Geotechnical engineering	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-21
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής, είναι η διερεύνηση της ευστάθειας μετώπου εκσκαφής, τόσο σε ρηχές όσο και σε βαθιές σήραγγες. Η παρούσα εργασία βασίστηκε σε ένα σύνολο (περισσοτέρων από 1600) αριθμητικών αναλύσεων με την χρήση του κώδικα πεπερασμένων στοιχείων Simulia Abaqus. Το σύνολο των αναλύσεων βασίστηκε σε τριδιάσταστα (3D) αριθμητικά προσομοιώματα, ώστε να μπορέσει να διερευνηθεί η επιρροή της τρίτης διάστασης στην ευστάθεια του μετώπου εκσκαφής, αλλά και να μπορέσει να διερευνηθεί η επιρροή των μέτρων προϋποστήριξη του μετώπου, που έχουν δράση στην τρίτη διάσταση του χώρου. Η ευστάθεια του μετώπου εκσκαφής βασίστηκε στην προκαλουμένη εξώθηση του μετώπου (παραμόρφωση μετώπου εκσκαφής προς το εσωτερικό της σήραγγας), λόγω της διάνοιξης της σήραγγας. Σε περιπτώσεις όπου η εξώθηση του μετώπου εκσκαφής αυξάνει ακαριαία με την προχώρηση της διάνοιξης της σήραγγας, το μέτωπο χαρακτηρίζεται ως ασταθές, επειδή η εδαφική μάζα τείνει να εισχωρήσει στο εσωτερικό της σήραγγας. Στο σύνολο των αριθμητικών αναλύσεων, η εξώθηση του μετώπου εκσκαφής εκφράστηκε με τον αδιάστατο παράγοντα (Ωh) και συσχετίστηκε με το αδίαστατο παράγοντα εδάφους (Λο), ο οποίος συνοψίζει τα μηχανικά χαρακτηριστικά του εδάφους και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της εκσκαφής. Η παρούσα έρευνα διερεύνησε τις ακόλουθες παραμέτρους που έχουν άμεση επιρροή στην ευστάθεια του μετώπου εκσκαφής σηράγγων: a) την επιρροή των μηχανικών παραμέτρων του περιβάλλοντος εδάφους ή βραχόμαζας (αντοχή, παραμορφωσιμότητα) b) την επιρροή των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της εκσκαφής (υπερκείμενα εκσκαφής, διάμετρος σήραγγας) c) την επιρροή των μέτρων προϋποστήριξη του μετώπου εκσκαφής. Για την προσομοίωση του εδάφους χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο αστοχίας Mohr – Coulomb, ενώ στις περιπτώσεις βραχόμαζας το κριτήριο αστοχίας Generalized Hoek & Brown (2002), όπου και στις δυο προηγούμενες περιπτώσεις το γεωυλικού είχε γραμμικώς ελαστική – πλήρως πλαστική συμπεριφορά. Επίσης στις περιπτώσεις προϋποστήριξης του μετώπου εκσκαφής, έγινε συσχέτιση των προκαλούμενων συγκλίσεων της εκσκαφής στην περιοχή του μετώπου εκσκαφής με τις αντίστοιχες συγκλήσεις σε διδιάστατα (2D) αριθμητικά προσομοιώματα, χρησιμοποιώντας τον ισοδύναμο συντελεστή αποτόνωσης (λ). Με την μέθοδο αυτό μπορεί να αναλυθεί η ευστάθεια του μετώπου εκσκαφής με ή χωρίς την παρουσία μέτρων προϋποστήριξης, σε απλές διδιάστατες αριθμητικές αναλύσεις.	el
heal.abstract	The present PhD dissertation investigates the tunnel face stability in cases of shallow and deep tunnels. The investigation is based on more than 1600 parametric 3D numerical analyses using the Simulia ABQUS finite element code. As the tunnel face behavior is a complex three - dimensional problem, and the working mechanism of the tunnel face support measures extend in the third dimension in front of the tunnel face, three dimensional (3D) numerical models are required to investigate the tunnel face stability. In order to investigate the tunnel face stability, the tunnel face extrusion (average axial displacement over the tunnel face) was calculated. When the tunnel face extrusion increases rapidly, the tunnel face tends to be unstable and approaches collapse. In the present investigation, the tunnel face extrusion is described by the non – dimensional tunnel face extrusion parameter (Ωh) which is correlated with a non – dimensional ground factor (Λο) which takes into account the ground properties and the tunnel geometry. The present investigation, examines the tunnel face stability by studying the following fields: a) soil and rockmass strength (strength and modulus of deformation) b) geometrical characteristics of the excavation (diameter, overburden) c) tunnel face support measures. In cases of shallow tunnels, the Mohr Coulomb failure criterion describes the ground response of soils, while in cases of deep tunnels the Generalized Hoek & Brown (2002) failure criterion describes the ground response of rockmass. In both cases, the ground behaves as an elastic – perfectly plastic material (perfect plasticity). Finally, in cases with tunnel face pre – support (forepoling umbrella or fiberglass nails) the equivalent deconfinement ratio (λ) is calculated in order to transform the complex three-dimensional (3D) problem of the tunnel face pre – support, in a simple two – dimensional (2D) numerical problem.	en
heal.advisorName	Καββαδάς, Μιχαήλ
heal.advisorName	Kavvadas, Michael
heal.committeeMemberName	Παπαδημητρίου, Αχιλλέας
heal.committeeMemberName	Γερόλυμος, Νικόλοας
heal.committeeMemberName	Μαρίνος, Βασίλειος
heal.committeeMemberName	Μπουκοβάλας, Γεώργιος
heal.committeeMemberName	Νομικός, Παύλος
heal.committeeMemberName	Μπενάρδος, Ανδρέας
heal.committeeMemberName	Papadimitriou, Achilleas
heal.committeeMemberName	Gerolymos, Nikos
heal.committeeMemberName	Marinos, Vassilis
heal.committeeMemberName	Bouckovalas, George
heal.committeeMemberName	Nomikos, Pavlos
heal.committeeMemberName	Benardos, Andreas
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	644
heal.fullTextAvailability	false