Εκτίμηση ακτινικών μετατοπίσεων της σήραγγας Ανθοχωρίου

Abstract

Η σήραγγα Ανθοχωρίου εντάσσεται στο τμήμα 3.2 της Εγνατίας Οδού, βρίσκεται μεταξύ των χωριών Βοτονοσίου και Ανθοχωρίου στην περιοχή της Ηπείρου και απέχει περίπου 10km οδικώς από το Μέτσοβο, προς τα δυτικά. Πρόκειται για μια διπλή οδική σήραγγα η οποία σε συγκεκριμένες χιλιομετρικές θέσεις (με ύψος υπερκειμένων γύρω στα 90 m και βραχόμαζα με «φτωχά» μηχανικά χαρακτηριστικά) εμφάνισε κατά τη προώθηση της αυξημένες συγκλίσεις με αποτέλεσμα να γίνει επανασχεδιασμός του τρόπου διάνοιξης και υποστήριξης και να καθυστερήσει η ολοκλήρωση του έργου.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η κατά το δυνατόν πιο πίστη προσομοίωση των μεθόδων διάνοιξης και υποστήριξης της σήραγγας Ανθοχωρίου, η εξαγωγή αποτελεσμάτων (τάσεων, παραμορφώσεων και σημείων αστοχίας γύρω από τη σήραγγα) με τη βοήθεια προγραμμάτων πεπερασμένων στοιχείων, η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων αυτών με τη βοήθεια και της υπάρχουσας βιβλιογραφίας και τέλος η σύγκριση των αποτελεσμάτων αυτών με τα πραγματικά μετρημένα μεγέθη.

Για την προσομοίωση της διάνοιξης και υποστήριξης της σήραγγας πραγματοποιήθηκε διδιάστατη ανάλυση με χρήση του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων Plaxis V8.2 2D που αποτελεί μια πρώτη εικόνα των εργασιών σε κάθε φάση προσομοίωσης και στόχο έχει την κατανόηση της σημαντικής επίδρασης του βαθμού αποτόνωσης λ=1-pi/p0 στην τελική τιμή των παραμορφώσεων.

Στην προσπάθεια λεπτομερέστερης προσέγγισης των παραμέτρων της διάνοιξης και υποστήριξης της σήραγγας Ανθοχωρίου πραγματοποιήθηκε και τρισδιάστατη ανάλυση του προσομοιώματος με χρήση του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων Plaxis 3D Tunnel, με το οποίο κατέστη δυνατή η επιλογή βήματος προώθησης, η προσομοίωση της «σκλήρυνσης» του εκτοξευόμενου σκυροδέματος κατά την προώθηση του μετώπου, η επιλογή της αρχικής θέσης για την εφαρμογή των μέτρων υποστήριξης και η απόσταση μεταξύ του μετώπου και της θέσης έναρξης εκσκαφής και υποστήριξης της βαθμίδας.

Στη συνέχεια υπολογίζονται και σχολιάζονται οι μέγιστες παραμορφώσεις για κάθε φάση προσομοίωσης. Τέλος, κατασκευάζονται τα διαγράμματα κατακόρυφων μετατοπίσεων της κλείδας της οροφής για δυο διαφορετικές διατομές. Στόχος είναι η μελέτη της συμπεριφοράς τους και η ερμηνεία τους τόσο με τη βοήθεια των καμπυλών σύγκλισης-αποτόνωσης όσο και των καμπυλών Chern και Panet.

Στο κεφάλαιο των συμπερασμάτων συγκρίνονται οι μετατοπίσεις των αναλύσεων με τις πραγματικές μετατοπίσεις που μετρήθηκαν στην ακίδα 3 της στέψης της διατομής, σε μια προσπάθεια διευκρίνησης του τρόπου λειτουργίας του προσομοιώματος και της αβεβαιότητας στην ορθή επιλογή των μηχανικών χαρακτηριστικών της βραχόμαζας.

Anthochori tunnel is part of the 3.2 section of Egnatia Highway and is located in Epirus area, 10km west of Metsovo village. The tunnel has shown significant convergences in specific cross sections. This fact has led to an alternative design proposal of the simulation model resulting in the delay of project completion.

The primary task of this thesis is to produce a valid computer simulation of the methods used in the excavation and support of Anthohori tunnel via Finite element programs. The assessment of the produced results as well as their correlation with existing experimental data is provided.

Plaxis V8.2 2D finite element computer program was used for simulating two dimensional analyses of the tunnel. The target of these analyses is to understand how deconfinement ratio (λ=1-pi/p0) affects deformation values

For a more detailed description of the excavation and support parameters we used a three dimensional simulation analysis. The 3D analysis was carried out by Plaxis 3D Tunnel finite element computer program.

In the next step, maximum deformations for each phase of the simulation process are demonstrated and discussed. Finally, the vertical displacement diagrams of the upper point of the internal arch were plotted for two different cross-sections. We studied the reaction of the former cross-sections by using the load-displacement curves as well as the Chern and Panet curves.

To conclude we compared the computer simulation-derived displacement values of the upper point of the internal arch with the real ones in order to clarify how the simulation model operates and assess the uncertainty in the correct selection of the rockmass mechanical characteristics.