Σύγκριση αναλυτικών μεθόδων εκτίμησης ευστάθειας του μετώπου της σήραγγας και διαστασιολόγηση μέτρων ενίσχυσής του με τρισδιάστατες αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε με σκοπό την συσχέτιση του αριθμού των αγκυρίων fiberglass ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας της διατομής της σήραγγας, δηλαδή της πυκνότητας των αγκυρίων d, με τις γεωτεχνικές συνθήκες και το βάθος εκσκαφής με τη βοήθεια ενός νέου μεγέθους το οποίο είναι πιο εύκολα διαχειρίσιμο, την ισοδύναμη ομοιόμορφη κατανεμημένη πίεση στην επιφάνεια της διατομής, έτσι ώστε το μέτωπο της σήραγγας να είναι ευσταθές στον ίδιο βαθμό. Η πορεία περιγραφής ξεκινά με την παράθεση θεωριών και πειραματικών μεθόδων που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ομοιόμορφης πίεσης για την ευστάθεια του μετώπου μιας σήραγγας. Έπειτα γίνεται αναφορά σε αποτελέσματα μελετών οι οποίες εξετάζουν ποιοτικά και ποσοτικά την επιρροή των αγκυρίων fiberglass στην ευστάθεια του μετώπου της σήραγγας, μέσω αναλύσεων με πεπερασμένα στοιχεία. Ακολουθούν οι παραδοχές και η περιγραφή της προσομοίωσης του προβλήματος μέσω πεπερασμένων στοιχείων με τη χρήση του προγράμματος Abaqus. Επιπλέον παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων, και προτείνεται ένας τρόπος συσχέτισης της πυκνότητας των αγκυρίων d με την ισοδύναμη ομοιόμορφη πίεση υποστήριξης του μετώπου της σήραγγας μέσω πινάκων και διαγραμμάτων και τέλος γίνεται συσχέτιση της απαιτούμενης πυκνότητας αγκυρίων υποστήριξης του μετώπου με τις γεωτεχνικές συνθήκες και το βάθος εκσκαφής, μέσω της ισοδύναμης πίεσης, με τη βοήθεια δυο αναλυτικών μεθόδων υπολογισμού της απαιτούμενης ομοιόμορφης πίεσης υποστήριξης του μετώπου, της μεθόδου Αναγνώστου & Kovari 1994 & 1996 και της μεθόδου Pieter A. Vermeer, Nico Ruse, Thomas Marcher 2002.

The purpose of this thesis is to correlate the number of fiberglass anchors per square meter cross sectional area of the tunnel face, namely the density of anchors d, with the geotechnical conditions and the depth of excavation, with the help of a new parameter that is more manageable, the equivalent uniformly distributed pressure on the face of the tunnel, so that the face of the tunnel is stable to the same extent. The process begins with the description quote theories and experimental methods, used to calculate the uniform stability pressure of the tunnel face. Afterwards there is a reference to the results of studies, which examine qualitatively and quantitatively the influence of fiberglass anchors to the stability of the tunnel face through analysis with finite elements. Also the assumptions and description of the simulation problem by finite elements using the program Abaqus are presented. Furthermore, the results of analyses, and a proposal of a way to link the anchors density d with the equivalent uniform support tunnel face pressure through tables and diagrams are presented. Finally a correlation between the required density of anchors that supports the face with the geotechnical conditions and the depth of excavation is presented, through the equivalent pressure with the help of two analytical methods for calculating the required uniform support tunnel face pressure, the method Anagnostou & Kovari 1994 & 1996 and method of Pieter A. Vermeer, Nico Ruse, Thomas Marcher 2002.