Επιρροή του ερπυσμού του γεωυλικού στις συγκλίσεις κατά τη διάνοιξη σηράγγων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη συμβολή του ερπυσμού στις συγκλίσεις που σημειώνονται κατά την εκσκαφή μιας σήραγγας. Με δεδομένη την πρόταση που έχει διατυπωθεί από πολλούς ερευνητές τις τελευταίες δεκαετίες ότι οι συγκλίσεις αυτές μπορούν να διαχωριστούν σε μία χωρική (αντιπροσωπεύει την προώθηση του μετώπου) και μία χρονική συνιστώσα (αντιπροσωπεύει τη ρεολογική συμπεριφορά), επιχειρείται η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για τον προσδιορισμό των ερπυστικών παραμορφώσεων. Για την εφαρμογή της μεθοδολογίας επελέγη η περίπτωση της σήραγγας του Ανθοχωρίου, όπου από τα τοπογραφικά δεδομένα των συγκλίσεων είναι φανερή η εκδήλωση ερπυστικών φαινομένων ήδη από το στάδιο της προσωρινής υποστήριξης. Αρχικά προσαρμόζεται στα τοπογραφικά δεδομένα 37 διατομών ελέγχου μία σχέση της μορφής                                   T t i i i dt e x X d dx 1 X * 1 2 * που κατά Sulem et al, 1985, μπορεί να περιγράψει την εξέλιξη των συγκλίσεων μιας συγκεκριμένης διατομής της σήραγγας. Για κάθε διατομή προέκυψαν οι παράμετροι dx*, X, dt*, T, καθώς και ο λόγος * * dx m  dt των ερπυστικών προς τις χωρικές παραμορφώσεις. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας απομονώθηκε μία διατομή, για την οποία έγινε όσο το δυνατόν ακριβέστερη προσομοίωση σε πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων τόσο της γεωμετρίας εκσκαφής και του τρόπου υποστήριξης όσο και των ιδιοτήτων της περιβάλλουσας βραχόμαζας και της διαδικασίας εκσκαφής ώστε να υπολογισθούν για τις διάφορες θέσεις του μετώπου εκσκαφής, άρα για τις διάφορες αποτονώσεις της βραχόμαζας (22 στάδια ανάλυσης), οι αντίστοιχες παραμορφώσεις. Οι παραμορφώσεις αυτές οφείλονται αμιγώς στον χωρικό παράγοντα (δεν έχει εισαχθεί πουθενά ο ερπυσμός στο προσομοίωμα), συνεπώς με αφαίρεση αυτών από τις συνολικές παραμορφώσεις που λαμβάνονται από τα τοπογραφικά στοιχεία προκύπτουν οι παραμορφώσεις λόγω των χρονικά εξαρτημένων φαινομένων. Τα συμπεράσματα που εξήχθησαν συνοψίζονται σε δύο σημεία: πρώτον, αποδεικνύεται ότι ένας γενικευμένος νόμος όπως αυτός που αναφέρθηκε προηγουμένως δεν είναι ικανός να περιγράψει την εξέλιξη των συγκλίσεων και μάλιστα ο παράγοντας που αναφέρεται στην χωρική σύγκλιση                   2 * 1 x X d dx X i i είναι που υστερεί. Αναφορικά με τη μεμονωμένη διατομή που εξετάστηκε, προκύπτει ότι ενώ σημαντικές ερπυστικές παραμοφώσεις έλαβαν χώρα κατά τη διάρκεια εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης, η εξέλιξή τους ως προς το χρόνο δε φαίνεται να σταθεροποιείται, συνεπώς αναμένεται περαιτέρω εκδήλωση αυτών με τη μορφή πίεσης επί της τελικής επένδυσης.

The present thesis deals with the contribution of creep to the observed wall displacements during the excavation of a tunnel. Given the assumption that has been discussed by many recent writers that those observed deformations can be expressed as the sum of a time-independent (representing the face advance effect) and a time-dependent (representing the rheological behaviour) component, we attempt to form a methodology for the estimation of the deformations due to creep. The Anthochori tunnel was selected for the application of the aforementioned methodology because the geodetic data proved it exhibited intense time-dependent behaviour since the very early stages of the excavation. The computational part of the project is further divided into two sections. Firstly, a general convergence law is defined by curve-fitting the function                                   T t i i i dt e x X d dx 1 X * 1 2 * to the geodetic data. Sulem et al, 1985 proposed that such a function can be used to describe the convergence of a certain control section. Hence, the values of the parameters dx*, X, dt*, T as well as the ratio * * dx m  dt were computed for each section (37 total). Secondly, data concerning the properties of the surrounding rockmass, the geometry and support of the excavation, and the excavation process were collected in order to set up an accurate finite-element model for a specific control section. The analysis was run for 22 stages, representing the gradual confinement of the rockmass and the corresponding wall displacements were recorded for each stage. Those deformations represent solely the timeindependent component as the rheological behaviour of the rockmass was not considered in this model. Therefore, by subtracting them from the total (measured) displacements we get the creep-induced deformations. Conclusions were drawn regarding the effect of creep deformations upon total convergence for the Anthochori tunnel. It seems that a generalized convergence law like the one mentioned above can’t adequately describe the tunnel’s behaviour, in fact the finite element analysis has shown that it is the time-independent section of this function                   2 * 1 x X d dx X i i that presents weaknesses. Regarding the one section that was analyzed in the second part of this thesis, although creep deformations have large values, the curve representing their propagation in time doesn’t seem to stabilise, hence we expect large values of creep pressure on the tunnel’s fixed lining.