Τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων Πολυτεχνείο Κρήτης. Μέθοδος Σύγκλισης- Υποστύλωσης (Σ-Υ) Μεταβλητές: σ 0, p i, u r, R, R pl,.

Transcript

1 Μέθοδος Σύγκλισης- Υποστύλωσης (Σ-Υ) Μεταβλητές: σ 0, p i, u r, R, R pl,.

2 Μέθοδος Σύγκλισης-Υποστύλωσης (Σ-Υ) Φόρτιση της διατομής ΑΑ λόγω προχώρησης της σήραγγας u 0 t D r ur u r u r Ακτινική μετατόπιση Της σήραγγας στη θέση της διατομής ΑΑ

3

4 1.Longitudinal Displacement Profile (LDP) 2. Ground Reaction Curve (GRC) 3. Support Characteristic Curve (SCC) y u u x max 1 1 { x R }/1.11 e 1. 7 p s = K s u r

5 Ελαστική καμπύλη αντίδρασης βραχόμαζας (GRC) για ανισότροπη εντατική φόρτιση r v 1 k 2 r r 0 1 k 1 k 0 v r v cos 2, H, sin 2 r K 0 v r h o R

6 0 0 v H, h k v v 0 ( x) v 0 1 2Gu r 2Gu 1 (x) 0 v 2 R 2 (x) 0 v 2r R 2 R 2 R 2 r 2 1 k (x) 1 k41 cos2 r 2r 1 k21 2 sin 2 0 v R 2 r 2 Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζονται οι καμπύλες εκτόνωσης-σύγκλισης της οροφής και της παρειάς κυκλικής σήραγγος ακτίνος 5mπου βρίσκεται σε βάθος 100 m με συντε-λεστή πλευρικής ώθησης k=0.8 σε βραχόμαζα μέτρου ελαστικότητας E=2GPaκαι συντελεστού Poisson ν=0.3. λ (=συντελεστής εκτόνωσης των τάσεων)

7 Προσεγγιστική μέθοδος Σχεδιασμού Προσωρινής Υποστύλωσης Οι μετατοπίσεις (συγκλίσεις) της σήραγγας σχετίζονται με τις επί τόπου τάσεις με τη βοήθεια της Καμπύλης Αντίδρασης Πετρώματος Ground reaction curve i =(1-λ) Po Pi P i =P o in situ stress Elastic part of characteristic line elastic medium plastic medium P cr critical support pressure (initiation of plastic failure of the rock) Plastic part of characteristic line Displacement u r

8 Σχεδιασμός Προσωρινής Υποστύλωσης με τη μέθοδο των ακαμψιών Αλληλεπίδραση Βραχομάζας-Υποστύλωσης P P o P max ΑΔΕZ = διαδρομή βραχομάζας A ΙΕ = διαδρομή υποστύλωσης P E = πίεση στην υποστύλωση u E = τελική μετατόπιση σήραγγας Δ P E Ε Ι Z u o u E u max μετατόπιση u

9 Επιρροή του χρόνου τοποθέτησης της Υποστύλωσης u i =μετατόπιση πριν την τοποθέτηση υποστύλωσης μήκος ανυποστύλωτης διατομής (βήμα εκσκαφής) P P o I= πολύ νωρίς u IΙ=κανονικά ΙΙΙ=πολύ αργά u 4 IV=κατάρρευση u 3 P 1 P max P 2 I II P 3 III IV ασταθής ευσταθής u 1 u 2 u 3 u 4 u u 2 u 1 Απόσταση από το μέτωπο [m]

10 Αρχές Σχεδιασμού Υποστύλωσης έγκαιρη σταθεροποίηση της διατομής της εκσκαφής περιορισμός ρ των παραμορφώσεων ρφ ενεργοποίηση στο μέγιστο βαθμό της αντοχής της περιβάλλουσας βραχομάζας (ελεγχόμενη σύγκλιση) = αξιοποίηση της ικανότητα της να αυτοϋποστηρίζεται. χρονικά κατάλληλη τοποθέτηση ενός συστήματος υποστύλωσης επαρκούς φέρουσας ικανότητας

11 (Mεταλλικά πλαίσια, ικτυωτά πλαίσια) (Εκτοξευόμενο σκυρόδεμα) (Επί τόπου τοποθέτηση σκυροδέματος) Κοχλίες (rockbolts, bolts,.. rock dowels, Swellex ) Σε αντίθεση με τις παραπάνω τεχνικές υποστήριξης (support), αυτή είναι μέθοδος ενίσχυσης της αντοχής της εδαφοβραχόμαζας (reinforcement).

12 Μέτρα Μόνιμης Υποστύλωσης (ΤΒΜ)

13 Μέτρα Προσωρινής Υποστύλωσης (CTM) Εκτοξευόμενο σκυρόδεμα ( με ή χωρίς ίνες) Αγκύρια Μεταλλικά Πλαίσια Οταν απαιτείται: Aποστραγγιστικές οπές οκοί προπορείας

14 Eνίσχυσηί της αντοχής της βραχόμαζας (reinforcement)

15 Πιεζόμενη σφήνα Σχεδιασμού διευρύνει Εκμεταλλεύσεων την εγκοπή ή κωνικό στοιχείο το οποίο όπως μετακινείται αξονικά μετακινεί τα πλευρικά κελύφη. Details of a typical expansion shell rock bolt having the provision for secondary grouting

16 Sketches illustrating the Swelllex bolt and the interaction between the rock and the Swellex bolt: (a) The Swellex bolt is placed in the hole; (b) The bolt is expanded under high water pressure; (c) The water pressure is released and the surrounding rock contracts, thereby providing the Swellex locking effect. After Stillborg (1994).

17 ιανοίγεται το διάτρηµα, τοποθετούνται τα φυσίγγια ρητίνης, εισέρχεται ο ήλος, περιστρέφεται ο ήλος προκειµένου να αναµιχθούν τα συστατικά, και εφαρµογή ώσης µε κατάλληλο µηχάνηµα για δευτερόλεπτα.

18 Split Sets are rock bolts with only 2 parts, a tube and matching domed bearing plate. The high strength steel tube is slotted along its length. One end is tapered for easy insertion into a drill hole and the other has a welded ring flange to hold the bearing plate. With the bearing plate in place, the tube is driven into a slightly smaller hole, using the same standard percussion drill that made the hole. As the tube of the rock bolt slides into place, the full length of the slot narrows, causing radial pressure to be exerted against the rock over its full contact length.

19

20 Μεταλλικά Πλαίσια Τυποποιημένες χαλύβδινες διατομές, συνήθως ΗΕΒ ικτυωτά πλαίσια (lattice girders) που αποτελούνται από ράβδους οπλισμού και συνδετήρες με τη μορφή χωροδικτυώματος. a 276

21 Τεχνικές παθητικής υποστήριξης βράχόμαζας Σχεδιασμούτης Εκμεταλλεύσεων Τμήμα Μηχανικών Ορυκτών Πόρων George Exadaktylos Part II,, 8 Φεβρουαρίου 2012

22 ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΠΛΑΙΣΙΑ

23 Πρόβλημα 1ον: Να χαραχθεί η καμπύλη εκτόνωσης-σύγκλισης του συνόρου κυκλικής σήραγγος ακτίνος 10 m που βρίσκεται σε βάθος 110 m σε βραχόμαζα μέτρου ελαστικότητας E =0.5 GPa και συντελεστού Poisson ν=0.3. Η υποστύλωση είναι δακτύλιοι σκυροδέματος με ακαμψία Κ=1 GPa/m. Να βρεθεί η απόσταση εγκατάστασης της υποστύλωσης από το μέτωπο για να μήν υπερβεί η σύγκλιση τα 7 mm. ίνεται το ειδικό βάρος των υπερκειμένων ΜPa/m και ο συντελεστής επί τόπου τάσεων k=1. σ 0 p s = K s u r

24 Πρόβλημα 2ον: ίνεται η καμπύλη εκτόνωσης-σύγκλισης του συνόρου κυκλικής σήραγγος ακτίνος 6.2 m με ομοιόμορφο εντατικό πεδίο p 0 =2.25 MPa (δηλ. ο συντελεστής επί τόπου τάσεων k=1). Η υποστύλωση αποτελείται από 1) κοχλίες, 2) εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, και 3) μεταλλικά πλαίσια.oλα τα προαναφερόμενα μέτρα υποστύλωσης εγκαθίστανται σε απόσταση 2 m από το μέτωπο. Να βρεθεί 1) η μέγιστη σύγκλιση της σήραγγας και 2) η πίεση επί της υποστύλωσης με τη μέθοδο των ακαμψιών. T8 2.5E+00, pi [MPa] Wall pressure, 2.0E+00 15E E E E-01 Series2 0.0E E E E E E E E E-02 Convergence of the w all, u [m]

25 ΚΟΧΛΙΕΣ ΣΗΜΕΙΑΚΗΣ ΑΓΚΥΡΩΣΗΣ

26 Εκτοξευόμενο σκυρόδεμα (shotcrete) Συνίσταται από τσιμέντο, νερό και λεπτόκοκκα αδρανή (έως 10 mm) Εφαρμόζεται με εκτόξευση (με τη βοήθεια πεπιεσμένου αέρα) Παρασκευάζεται είτε ως ξηρό μίγμα (dry mix) με προσθήκη νερού στο στόμιο εκτοξεύσεως είτε ως υγρό μίγμα (wet mix) όπου η ανάμιξη με νερό γίνεται στον αναδευτήρα Η εφελκυστική αντοχή και η πλαστιμότητα μπορούν να αυξηθούν με τη προσθήκη μεταλλικών ινών (High Performance Sprayed Concrete, HPSC).

27 ΕΚΤΟΞΕΥΟΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑ

28 Tunnel convergence-confinement spreadsheet.xls

29 Tunnel convergence-confinement spreadsheet.xls

30 6β. β Μέθοδος κατασκευής σηράγγων με TBM