ιάνοιξη Σηράγγων με οκούς Προπορείας. Συμβολή στο Σχεδιασμό της Μεθόδου των οκών που Αποσκοπεί στον Περιορισμό των Καθιζήσεων

Transcript

1 ιάνοιξη Σηράγγων με οκούς Προπορείας. Συμβολή στο Σχεδιασμό της Μεθόδου των οκών που Αποσκοπεί στον Περιορισμό των Καθιζήσεων Forepoling in Tunneling. Contribution in the Forepoling Metho Aiing at Settleent Eliination ΜΑΡΑΓΚΟΣ, Ν. Χ. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, MSc, Α.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην εργασία εξετάζεται η των δοκών προπορείας ως τρόπος περιορισμού των ε- δαφικών μετακινήσεων που δημιουργούνται πάνω από αβαθείς σήραγγες που κατασκευάζονται σε δομημένες αστικές ζώνες (έργα μετρό). Προτείνεται τρόπος ο οποίος αποσκοπεί στην προσέγγιση, με βάση την ποιότητα του εδάφους και το μέγεθος των αποδεκτών καθιζήσεων, του απαιτούμενου μήκους επικάλυψης των δοκών. Μία παραμετρική ανάλυση που εφαρμόζεται δείχνει την επιρροή της ποιότητας του εδάφους, του βάθους και του μήκους επικάλυψης στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου. ABSTRACT: In this paper, the forepoling etho for the eliination of soil oveents over shallow tunnels in urban areas is exaine. A etho, aiing at approaching the require overlap length, base on soil quality an the allowe settleent, is propose. An applie paraetric analysis shows the effects of soil quality, tunnel epth an overlap length on the etho effectiveness.. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η των δοκών προπορείας εφαρμόζεται σε σήραγγες μεγάλης διατομής όταν το έ- δαφος στο οποίο κατασκευάζονται δεν είναι καλό καθώς και για τον περιορισμό των εδαφικών μετακινήσεων που προκαλεί η κατασκευή αβαθών σηράγγων σε δομημένες οικιστικές περιοχές. Στην παρούσα εργασία η των δοκών προπορείας αναφέρεται στην περίπτωση εφαρμογής της ως μεθόδου περιορισμού των επιφανειακών καθιζήσεων.. Η ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΩΝ ΟΚΩΝ ΣΤΗ ΣΥΜΠΕ- ΡΙΦΟΡΑ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Η κατασκευή δοκών προπορείας πριν από τη διάνοιξη της σήραγγας και η εισπίεση ενέματος μέσω αυτών δημιουργεί γύρω από το όριο της σήραγγας και κοντά σε αυτό μία οπλισμένη ζώνη. Η βελτιωμένη, από πλευράς μηχανικών παραμέτρων, αυτή ζώνη θα επηρεάσει την καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης του φυσικού εδάφους και την αρχική σύγκλιση o : ύο παραμέτρους οι οποίες είναι καθοριστικές για το βαθμό αποτόνωσης και τη συμπεριφορά της κατασκευής. Στην συνέχεια θα δείξουμε πώς και σε ποιο βαθμό οι δοκοί επηρεάζουν τις παραμέτρους αυτές έτσι ώστε κατά τους προσδιορισμούς του συντελεστή αποτόνωσης και των εδαφικών μετακινήσεων να είμαστε σε θέση να λάβουμε υ- πόψη τις επιρροές αυτές. Θεωρούμε μία υπόγεια σήραγγα στην οποία έχουν εφαρμοστεί δοκοί προπορείας. Η παρουσία των δοκών κοντά στο όριο της σήραγγας συνεπάγεται ισχυρή αντίσταση της βελτιωμένης ζώνης έναντι των τάσεων δακτυλίου (εφαπτομενικών τάσεων) οι οποίες θα αναπτυχθούν στη ζώνη αυτή. Μπορούμε συνεπώς να δεχθούμε ότι το οπλισμένο έδαφος στην περιοχή της βελτιωμένης ζώνης θα αντισταθεί στις αυξημένες, λόγω της διάνοιξης εφαπτομενικές τάσεις και δε θα αστοχήσει. Θα συμπεριφερθεί ελαστικά και θα αναχαιτίζει, λόγω των μικρών ελαστικών συγκλίσεων που θα πραγματοποιεί, την ανάπτυξη των ζωνών στις οποίες η διατμητική τάση ξεπερνάει τη διατμητική αντοχή (πλαστικές ζώνες), εξαναγκάζοντας ολόκληρη την ενδότερα ευρισκόμενη (πλαστική+ελαστική) εδαφική ζώνη να κινείται ελαστι- ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

2 κά, σαν ενιαίο σώμα προς την εκσκαφή με ρυθμούς οι οποίοι υπαγορεύονται από τις ελαστικές σταθερές της βελτιωμένης ζώνης. Σύμφωνα με τα παραπάνω η καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης του ενισχυμένου με δοκούς εδάφους θα είναι σε όλο της το μήκος ε- λαστική και θα παριστάνεται με μία ευθεία γραμμή. Λόγω των υψηλών τιμών των μηχανικών παραμέτρων που θα τη χαρακτηρίζουν μπορούμε να δεχθούμε ότι η κλίση της θα είναι πιο απότομη από την κλίση του γραμμικού τμήματος της καμπύλης σύγκλισης-αποτόνωσης του φυσικού εδάφους. Στο Σχήμα παρουσιάζεται η καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης του φυσικού εδάφους. Η διακεκομμένη ευθεία γραμμή είναι η καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης του ενισχυμένου εδάφους. Η διακεκομμένη αυτή γραμμή χαρακτηρίζει ολόκληρο το τμήμα που περιλαμβάνεται από τη θέση του μετώπου στο οποίο έχουν εφαρμοστεί οι δοκοί μέχρι το εξωτερικό άκρο των δοκών και ισχύει μόνο για το πρώτο βήμα των δοκών. Για το επόμενο βήμα (και για όλα τα άλλα βήματα που θα ακολουθήσουν), η καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης κατά μήκος των δοκών διαφέρει από θέση σε θέση. Η διαφοροποίηση αυτή οφείλεται σε συγκλίσεις που πραγματοποιούνται στο τμήμα που βρίσκεται μπροστά από το εξωτερικό ά- κρο των δοκών του πρώτου βήματος λόγω της προώθησης του μετώπου και της ολοένα εγγύτερης γειτνίασης του με τη θέση στην οποία θα εφαρμοστεί το επόμενο βήμα. εφαρμοστεί το επόμενο βήμα των δοκών προπορείας, είναι το μήκος επικάλυψης των δοκών. Στο Σχήμα παρουσιάζονται ενδεικτικά οι διαμήκεις κατανομές των συγκλίσεων οροφής για το τμήμα το οποίο βρίσκεται μπροστά από το σημείο Α. Οι κατανομές αυτές αναφέρονται στις θέσεις και του μετώπου: l (y=l) Α α μήκος επικάλυψης l = Α απόσταση από το μέτωπο απόσταση από το μέτωπο (y=) β απόσταση από το μέτωπο (y=) φυσικό έδαφος γ cr ενισχυμένο έδαφος Σχήμα. Καμπύλες σύγκλισης-αποτόνωσης για το φυσικό και το ενισχυμένο έδαφος. Figure. Convergence-confineent curves referring to noral soil conitions an reinforce groun. Ειδικότερα, όσον αφορά στα αίτια της διαφοροποίησης των καμπυλών σύγκλισης-αποτόνωσης α- ναφέρονται τα εξής: Θεωρούμε το Σχήμα. Το σημείο Α συμβολίζει τη θέση που βρίσκεται αμέσως μετά τα άκρα των προηγηθεισών δοκών, με χαρακτηρίζεται μία ενδιάμεση, τυχαία θέση του μετώπου. Το σημείο χαρακτηρίζει τη θέση του μετώπου στο οποίο θα Σχήμα. Κατανομές των συγκλίσεων οροφής στο ακάλυπτο τμήμα που βρίσκεται μπροστά από τα εξωτερικά άκρα των δοκών σε σχέση με τη θέση του μετώπου της σήραγγας. Figure. Roof convergence istribution in the uncovere part in front of the bea external borers versus tunnel face position. Όσο περισσότερο απέχει το μέτωπο από τα άκρα των δοκών τόσο μικρότερες είναι οι συγκλίσεις. Η επιρροή των συγκλίσεων αυτών στις καμπύλες σύγκλισης-αποτόνωσης του εδάφους που θα βελτιωθεί με το επόμενο βήμα των δοκών προπορείας είναι καθοριστική, κυρίως ό- ταν το μήκος επικάλυψης είναι μικρό και όταν το έδαφος στο οποίο θα κατασκευαστεί η σήραγγα έχει την ιδιότητα να μεταπίπτει μετά από ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

3 την πραγματοποίηση ακόμη και μικρών συγκλίσεων στην πλαστική κατάσταση ή ακόμη και στη ζημιογόνο χαλάρωση. Κάτι που είναι περισσότερο πιθανό να συμβεί εκεί ακριβώς όπου απαιτείται και η εφαρμογή δοκών προπορείας. Τις καμπύλες Panet (Panet, 99) θα χρησιμοποιήσουμε για να προσδιορίσουμε τις καμπύλες σύγκλισης-αποτόνωσης του βελτιωμένου με δοκούς εδάφους. Οι καμπύλες σύγκλισης-αποτόνωσης, διαφορετικές κατά μήκος των δοκών, θα ταυτίζονται με την καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης του φυσικού εδάφους μέχρι το σημείο που αντιστοιχεί στη σύγκλιση που έχει πραγματοποιηθεί κατά τη στιγμή κατά την οποία εφαρμόζονται οι δοκοί προπορείας, για να ακολουθήσουν, μετά από το σημείο αυτό γραμμική πορεία με την κλίση που αντιστοιχεί στη βελτιωμένη ζώνη. Στο Σχήμα παρουσιάζονται ενδεικτικές καμπύλες σύγκλισης-αποτόνωσης τεσσάρων διαφορετικών θέσεων: Της θέσης Α και τριών, cr (y=) α cr (y=lβ) β διαδοχικά ολοένα και περισσότερο απομακρυσμένων από το σημείο Α θέσεων: των Β, Γ,. Οι καμπύλες αναφέρονται στη θέση του μετώπου. Η καμπύλη της θέσης Α αναφέρεται στην περίπτωση κατά την οποία η σύγκλιση στο σημείο αυτό, (y=) έχει προχωρήσει σε βαθμό ώστε το έδαφος να έχει περιέλθει ήδη στη φάση της ζημιογόνου χαλάρωσης (Σχήμα α). Στην περίπτωση της καμπύλης η οποία αναφέρεται στη θέση Β, η σύγκλιση που πραγματοποιείται πριν την εφαρμογή των δοκών προπορείας οδηγεί στην ανάπτυξη πλαστικής ζώνης γύρω από τη σήραγγα (Σχήμα β). Το Σχήμα γ αναφέρεται σε θέση στην οποία μετά την πραγματοποίηση της σύγκλισης το έδαφος συνεχίζει να βρίσκεται οριακά στην ελαστική κατάσταση. Τέλος το Σχήμα δ αναφέρεται στην περίπτωση θέσης στην οποία πριν την εφαρμογή του νέου βήματος των δοκών πραγματοποιείται σύγκλιση ίση περίπου με τα δύο τρίτα της μέγιστης ελαστικής σύγκλισης. Η δυσμενέστερη θέση, όσο αφορά στο μέγεθος των επιφανειακών εδαφικών μετακινήσεων είναι η θέση Α. Εκεί όπου η σύγκλιση πριν την εφαρμογή των δοκών έχει τη μεγαλύτερη τιμή. Μπροστά από τη θέση αυτή, οι αρχικές συγκλίσεις φθίνουν ολοένα και περισσότερο, οι εγκάρσιες κατανομές των εδαφικών μετακινήσεων πάνω από τα σημεία Β, Γ, χαρακτηρίζονται από ολοένα και μικρότερες τιμές (Σχήμα ε). Βέβαια, θα υπάρχει αλληλεπίδραση των κατανομών που αναφέρονται στις διάφορες θέσεις η οποία θα είναι εντονότερη στις θέσεις που βρίσκονται κοντά στο άκρο των δοκών.. ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΚΑΜΠΥΛΩΝ ΣΥ- ΓΚΛΙΣΗΣ - ΑΠΟΤΟΝΩΣΗΣ cr (y=lγ) γ A B Γ l A, l Β, l Γ, l = αποστάσεις των σημείων Α, Β, Γ, από το μέτωπο στο οποίο εφαρμόζονται οι δοκοί προπορείας (y=l ) cr Σχήμα. Ενδεικτικές καμπύλες σύγκλισηςαποτόνωσης στις θέσεις Α, Β, Γ,. Figure. Inicative convergence-confineent curves referring to the positions Α, Β, Γ,. z Α Β Γ δ ε y x Για τον προσδιορισμό των καμπυλών σύγκλισης-αποτόνωσης σε θέσεις οι οποίες προστατεύονται από τις δοκούς προτείνεται να ακολουθείται η εξής διαδικασία (Σχήμα ): α) Προσδιορίζεται και σχεδιάζεται σε διάγραμμα πιέσεων-συγκλίσεων η καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης του φυσικού εδάφους και σημειώνεται η σύγκλιση που συμβαίνει στη θέση που εξετάζεται λίγο πριν την εφαρμογή του νέου βήματος των δοκών προπορείας: Για παράδειγμα η (y=) για τη θέση Α. Μέχρι το σημείο αυτό η καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης ταυτίζεται, όπως αναφέραμε με την καμπύλη σύγκλισης-αποτόνωσης του φυσικού εδάφους. Για τον προσδιορισμό της (y=) μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι εξισώσεις του Panet (Panet, 99) (Σχήμα ) ή του Chern (Chern et al.,998). ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

4 OFS= OFS=,,, y/r i Σύμφωνα με τα παραπάνω, η αρχική σύγκλιση o σε κάποια θέση (σύγκλιση που πραγματοποιείται στη θέση μέχρι τη στιγμή που τοποθετείται ο εξωτερικός δακτύλιος στη θέση αυτή) είναι: /r i Σχήμα. Καμπύλες Panet (Panet, 99). Figure. Panet curves (Panet, 99). β) Για πρόσθετες συγκλίσεις, οι οποίες οφείλονται στην προώθηση του μετώπου μετά την εφαρμογή του νέου βήματος των δοκών, οι καμπύλες σύγκλισης-αποτόνωσης θα ακολουθούν (λόγω της ενίσχυσης του εδάφους που δημιουργεί η εφαρμογή του νέου βήματος των δοκών) πορεία η οποία θα βρίσκεται στην περιοχή που περιλαμβάνεται ανάμεσα στην κατακόρυφη που διέρχεται από τη θέση (y=) και στην ευθεία η οποία είναι παράλληλη στο γραμμικό τμήμα της καμπύλης σύγκλισηςαποτόνωσης του φυσικού εδάφους (Σχήμα ). Η θέση της στην περιοχή αυτή (η σκιασμένη περιοχή στο διάγραμμα του Σχήματος) θα ε- ξαρτάται από το βαθμό βελτίωσης της οπλισμένης ζώνης που εκτιμάται ότι μπορεί να επιτευχθεί. Σε γενικές γραμμές προτείνεται να προσεγγίζεται το γραμμικό αυτό τμήμα της καμπύλης σύγκλισης-αποτόνωσης με την ευθεία που διέρχεται από το μέσο της βάσης του τριγώνου που ορίζει την περιοχή αυτή (Σχήμα ). Οι πρόσθετες συγκλίσεις διακρίνονται σε συγκλίσεις f οι οποίες πραγματοποιούνται κατά την προώθηση του μετώπου υπό την προστασία των δοκών μέχρις ότου εφαρμοστεί ο εξωτερικός δακτύλιος (π.χ ο δακτύλιος εκτοξευόμενου σκυροδέματος) και σε συγκλίσεις S οι ο- ποίες πραγματοποιούνται μετά την απομάκρυνση του μετώπου από τη θέση στην οποία έχει τοποθετηθεί ο εξωτερικός δακτύλιος και μέχρι την αποκατάσταση της ισορροπίας (Σχήμα ). Ο προσδιορισμός της f μπορεί να γίνει είτε με αναλύσεις προσδιορισμού του βέλους κάμψης των δοκών στη θέση του μετώπου είτε με άλλες κατάλληλες μεθόδους αριθμητικής ανάλυσης. Η σύγκλιση S εξαρτάται από την δυσκαμψία του εξωτερικού δακτυλίου Κ S, την ακτίνα της σήραγγας r i και την πίεση ισορροπίας es και προσδιορίζεται με τη γνωστή σχέση (Μαραγκός Χ., ): u ies OFS=,, pis ri () S K o = (y=yi) + f () Για τη θέση Α έχουμε: o = (y=) + f () Με βάση τις παραπάνω τιμές και την διαθέσιμη μέγιστη αντοχή του εξωτερικού δακτυλίου, p S i προσδιορίζεται η καμπύλη διαθέσιμης υποστήριξης (Μαραγκός Χ., ): F = (y=) + f + es () Από το σημείο τομής των δύο καμπυλών προσδιορίζεται ο συντελεστής αποτόνωσης λ. Ο συντελεστής λ αναφέρεται στο σημείο Α και ορίζεται με τη σχέση: () v. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΑΠΟΤΟΝΩΣΗΣ λ, λ ΚΑΙ ΣΥΝΙΣΤΩΣΕΣ ΣΚΑΦΕΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΝ Στις μεθόδους που διαθέτουμε για να προσδιορίσουμε τη σκάφη καθιζήσεων που προκαλεί η διάνοιξη ενός υπόγειου έργου χρειαζόμαστε εκτός από το συντελεστή αποτόνωσης και τις μηχανικές παραμέτρους του εδάφους. Θα πρέπει συνεπώς λόγω της διαφορετικής ποιότητας του φυσικού και του ενισχυμένου εδάφους να ορίσουμε δύο διαφορετικούς συντελεστές αποτόνωσης: Τους λ, λ. Ο λ αναφέρεται στην (y=) και προσδιορίζεται με γραφικό τρόπο από το σημείο τομής της καμπύλης σύγκλισης-αποτόνωσης του φυσικού εδάφους και της κατακόρυφης η οποία διέρχεται από το σημείο (y=) (Σχήμα ). Ο συντελεστής λ ορίζεται με τη σχέση: pi () v Ο συντελεστής λ αναφέρεται στο άθροισμα των συγκλίσεων f και es και προσδιορίζεται με γραφικό τρόπο από το σημείο τομής της καμπύλης διαθέσιμης υποστήριξης και του γραμμικού τμήματος της καμπύλης σύγκλισης- (προς τα δεξιά μετατόπιση του αποτόνωσης άξονα των (Σχήμα ). ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

5 Κατά τη εφαρμογή των μεθόδων αυτών ακολουθούμε δύο υπολογιστικά βήματα:το πρώτο βήμα αφορά στη συνιστώσα σκάφη, το δεύτερο στη συνιστώσα σκάφη. Η σύνθεση τους οδηγεί στη συνολική σκάφη. λ S. ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΠΙΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΜΗΚΟΥΣ ΕΠΙΚΑΛΥΨΗΣ, ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ Ε ΑΦΟΥΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΒΑΘΟΥΣ ΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ (y=) f es.. Τρόπος διερεύνησης Σχήμα. Προσδιορισμός των συντελεστών αποτόνωσης λ και λ. Figure. Deterination of confineent coefficients λ an λ. Ο συντελεστής λ ορίζεται με τη σχέση: pi (7) p i Οι αποτονώσεις λ και λ προκαλούν δύο αντίστοιχες συνιστώσες σκάφες καθιζήσεων:. Μία συνιστώσα σκάφη η οποία οφείλεται στη σύγκλιση (y=). Οι καθιζήσεις s της συνιστώσας αυτής, προσδιορίζονται με τις μηχανικές παραμέτρους του φυσικού εδάφους.. Μία συνιστώσα σκάφη η οποία οφείλεται στο άθροισμα των συγκλίσεων f και es : f + es. Οι καθιζήσεις s της συνιστώσας αυτής, προσδιορίζονται με τις ελαστικές παραμέτρους του ενισχυμένου εδάφους. Η μέγιστη καθίζηση είναι η καθίζηση που συμβαίνει πάνω από τον κατακόρυφο άξονα της σήραγγας και είναι ίση με το άθροισμα των δύο συνιστωσών καθίζησης: s ax = s ax + s ax. Η συνισταμένη σκάφη θα είναι το άθροισμα των δύο συνιστωσών σκαφών.. ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΥΟ ΣΥΝΙΣΤΩΣΩΝ ΣΚΑΦΩΝ Για να προσδιορίσουμε τις συνιστώσες σκάφες και μπορούμε να εφαρμόσουμε είτε μία από τις διαθέσιμες μεθόδους αριθμητικής ανάλυσης είτε τη συμβατική εμπειρική μέθοδο. Στην παρούσα εργασία εφαρμόζονται: α) η δισδιάστατης αριθμητικής ανάλυσης Plaxis, Version 8 και β) η γνωστή κλασσική η οποία βασίζεται στην απώλεια εδαφικού όγκου V και στη χρήση της τυπικής απόκλισης i x Gauss κατανομής της σκάφης των καθιζήσεων. Η τιμή της i x προσδιορίζεται εμπειρικά και συνδέεται με τη σύσταση του εδάφους. Στην παράγραφο αυτήν παρουσιάζονται τα αποτελέσματα παραμετρικών διερευνήσεων οι οποίες στηρίζονται στον προτεινόμενο τρόπο και αναφέρονται στις επιδράσεις στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου του μήκους επικάλυψης των δοκών, της ποιότητας του εδάφους και του βάθους του υπόγειου έργου. Για τον προσδιορισμό των επιδράσεων του μήκους επικάλυψης και της ποιότητας του ε- δάφους εξετάστηκε μία κυκλική σήραγγα σε ισοτασικές συνθήκες, ακτίνας r i = μέτρων, σε βάθος μέτρων σε δύο διαφορετικά εδάφη: Έδαφος : Γραμμικά ελαστικό ιδεατά πλαστικό με κριτήριο θραύσης Mohr Coulob. φ= ο, c= kpa, E=8 kpa, ν=,, γ=8 kn/. Έδαφος : Γραμμικά ελαστικό ιδεατά πλαστικό με κριτήριο θραύσης Mohr Coulob. φ=8 ο, c= kpa, E= kpa, ν=,, γ=8 kn/. Στη σήραγγα εφαρμόζονται δοκοί μήκους μέτρων με μήκη επικάλυψης,, και 8 μέτρων. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της υποστήριξης είναι τα εξής: ακτύλιος εκτοξευόμενου σκυροδέματος, πάχους =7, σ c S = MPa, E S = MPa, ν S =, και είναι τα ίδια και στις δύο περιπτώσεις εδαφών. Για τη διερεύνηση της επίδρασης του βάθους οι αναλύσεις εφαρμόζονται και στο βάθος των μέτρων και αναφέρονται στο έδαφος. Στις αναλύσεις για τον προσδιορισμό της σύγκλισης (y=) εφαρμόστηκε η εξίσωση του Panet: (y ) ) ui(y) [ui(pi) ui(y ] [ui(pi ) ui(y) ]{ [ ] } (8) y ( ) r Η σύγκλιση f προσδιορίστηκε με την εξίσωση των Γκίκα, Τσουτρέλη, Σοφιανού (): u if u i(y) c v,9,7 i (9) ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

6 .. Αποτελέσματα των διερευνήσεων Τα αποτελέσματα των διερευνήσεων παρουσιάζονται στα Σχήματα, 7 και 8. Στο Σχήμα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα εφαρμογής της μεθόδου στο έδαφος και στο βάθος των μέτρων. Το Σχήμα 7 αναφέρεται στο έδαφος και στο βάθος των μέτρων, ενώ το Σχήμα 8 αναφέρεται στο έδαφος και στο βάθος των μέτρων. Τα Σχήματα έως 8 παρουσιάζουν (αντίστοιχα για τα τρία παραπάνω παραδείγματα που εξετάστηκαν) τις σκάφες των καθιζήσεων για μήκη επικάλυψης,, και 8 μέτρων και την εξάρτηση, από το μήκος επικάλυψης, της μέγιστης ολικής καθίζησης s ax και της συνιστώσας καθίζησης s ax. Οι διαφορές α- νάμεσα στις s ax και s ax ορίζουν τις συνιστώσες καθίζησης s ax. Τα διαγράμματα αναφέρονται στην περίπτωση εφαρμογής του Κώδικα και στην περίπτωση εφαρμογής της κλασσικής ς μεθόδου. Από τα διαγράμματα των Σχημάτων έως 8 προκύπτουν τα εξής: Από τις καμπύλες που παρουσιάζουν την εξάρτηση από το μήκος επικάλυψης των τις δύο συνιστωσών καθίζησης παρατηρούμε ότι ο κύριος όγκος των καθιζήσεων οφείλεται όχι στις υποχωρήσεις του ενισχυμένου με τις δοκούς εδάφους αλλά σε υποχωρήσεις που πραγματοποιούνται μπροστά από τα άκρα των δοκών και πριν από την εφαρμογή του νέου βήματος των δοκών. Η δυσμενέστερη θέση είναι η θέση αμέσως μετά τα άκρα των δοκών προπορείας (κρίσιμη θέση). Ειδικότερα, όσον αφορά στα αίτια που προκαλούν τις καθιζήσεις προέκυψε ότι στα τρία παραδείγματα που εξετάζονται, ο μέσος όρος των καθιζήσεων s ax που συμβαίνουν στην κρίσιμη διατομή είναι κατά μέσο όρο ίσος με το 8,% των ολικών καθιζήσεων s ax. Μόνο το,8% είναι το ποσοστό των καθιζήσεων s ax που πραγματοποιούνται μετά την εφαρμογή του νέου βήματος των δοκών και την περαιτέρω προώθηση του μετώπου μακριά από την κρίσιμη διατομή. Οι παραπάνω τιμές αναφέρονται στην περίπτωση κατά την οποία οι υπολογισμοί γίνονται με τον Κώδικα και αποτελούν το μέσο όρο για όλα τα μήκη επικάλυψης που ε- ξετάστηκαν και για όλες τις περιπτώσεις ποιότητας εδάφους και βάθους. Οι αντίστοιχες τιμές για υπολογισμό με την κλασσική μέθοδο είναι: 9, έναντι,%. Αναφορικά με την επίδραση του μήκους επι- καθίζηση στην επιφάνεια sax, sax. sax, sax s ax s ax =8 s ax =, = s ax =,8 = s ax =, = s ax =,8 χωρίς δοκούς s ax =,8 8 s ax s ax 8 =8 = s ax =, s ax =, = s ax =,9 = s ax =, χωρίς δοκούς s ax =, Τιμές των s ax όταν δεν χρησιμοποιούνται δοκοί προπορείας Σχήμα. Συνιστώσες καθίζησης και ολικές σκάφες καθιζήσεων για διάφορα μήκη επικάλυψης των δοκών υπολογισθείσες με την μέθοδο Plaxis, Version 8 και με την μέθοδο. Εφαρμογή στο έδαφος, βάθος. Figure. Coponent settleents an total settleent troughs for ifferent overlap length eterine through Plaxis etho, Version 8 an analytical etho. Application on soil, tunnel epth. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

7 sax, sax. s ax s ax sax, sax. s ax s ax =8 s ax =8, =8 s ax =, = s ax =9,78 = s ax =,7 = s ax =, = s ax =, = s ax =, = s ax =, 8 χωρίς δοκούς s ax =,9 χωρίς δοκούς s ax =, 8 sax, sax. s ax s ax 8 8 =8 = s ax =, s ax =, = s ax =, = s ax =, 8 χωρίς δοκούς s ax =, Τιμές των s ax όταν δεν χρησιμοποιούνται δοκοί προπορείας Σχήμα 7. Συνιστώσες καθίζησης και ολικές σκάφες καθιζήσεων για διάφορα μήκη επικάλυψης των δοκών υπολογισθείσες με την μέθοδο Plaxis, Version 8 και με την μέθοδο. Εφαρμογή στο έδαφος, βάθος. Figure 7. Coponent settleents an total settleent troughs for ifferent overlap length eterine through Plaxis etho, Version 8 an analytical etho. Application on soil, tunnel epth. sax, sax. 8 s ax s ax 8 =8 s ax =,9 = s ax =,7 = s ax =, = s ax =,7 χωρίς δοκούς s ax =,79 Τιμές των s ax όταν δεν χρησιμοποιούνται δοκοί προπορείας Σχήμα 8. Συνιστώσες καθίζησης και ολικές σκάφες καθιζήσεων για διάφορα μήκη επικάλυψης των δοκών υπολογισθείσες με την μέθοδο Plaxis, Version 8 και με την μέθοδο. Εφαρμογή στο έδαφος, βάθος. Figure 8. Coponent settleents an total settleent troughs for ifferent overlap length eterine through Plaxis etho, Version 8 an analytical etho. Application on soil, tunnel epth. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος 7

8 επικάλυψης αναφέρουμε τα εξής: Η εφαρμογή της μεθόδου των δοκών προπορείας μειώνει σε ικανό βαθμό τις καθιζήσεις που προκαλεί η κατασκευή ενός υπόγειου α- νοίγματος. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος επικάλυψης τόσο μικρότερες είναι οι καθιζήσεις. Για τα παραδείγματα που εξετάστηκαν προέκυψαν τα εξής αποτελέσματα: Για αύξηση του μήκους επικάλυψης από σε 8 μέτρα, η εφαρμογή του Κώδικα και στα τρία παραδείγματα ο- δηγεί σε μείωση της μέγιστης τιμής της συνισταμένης καθίζησης κατά 7,% κατά μέσο όρο. Η αντίστοιχη μείωση για προσδιορισμό των καθιζήσεων με την μέθοδο είναι,%. Αναφορικά με την επίδραση της ποιότητας του εδάφους παρατηρούμε τη σημαντική μείωση των καθιζήσεων με τη βελτίωση της ποιότητας του εδάφους. Από τις σχετικές αναλύσεις προέκυψαν τα παρακάτω αποτελέσματα: Για το έδαφος η μέγιστη καθίζηση για μήκος επικάλυψης μέτρων είναι σύμφωνα με τα αποτελέσματα του Κώδικα,8 έναντι, για το έδαφος. Οι αντίστοιχες τιμές για μήκος επικάλυψης 8 μέτρων είναι, έναντι 8,. Στην περίπτωση υπολογισμού με την κλασσική μέθοδο οι αντίστοιχες τιμές είναι: Για το έδαφος η μέγιστη καθίζηση για μήκος επικάλυψης μέτρων είναι, έναντι, για το έδαφος. Οι αντίστοιχες τιμές για μήκος επικάλυψης 8 μέτρων είναι, έναντι,. Αναφορικά με την επίδραση του βάθους οι σχετικές αναλύσεις οδηγούν στα εξής: Οι καθιζήσεις αυξάνονται με την αύξηση του βάθους της σήραγγας. Αυτό οφείλεται στη αύξηση του συντελεστή υπερφόρτισης OFS με την αύξηση του βάθους. Μία παράμετρος η οποία καθορίζει την έκταση της πλαστικής ζώνης και συνδέεται άμεσα με την απώλεια εδαφικού όγκου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του Κώδικα για το βάθος των μέτρων και για το έδαφος η μέγιστη καθίζηση για μήκος επικάλυψης μέτρων είναι, έναντι, για το βάθος των μέτρων. Οι αντίστοιχες τιμές για μήκος επικάλυψης 8 μέτρων είναι 8, έναντι,. Στην περίπτωση υπολογισμού με την μέθοδο, οι αντίστοιχες τιμές είναι: Για το βάθος των μέτρων η μέγιστη καθίζηση για μήκος επικάλυψης μέτρων είναι, έναντι,7 για το βάθος των μέτρων. Οι αντίστοιχες τιμές για μήκος επικάλυψης 8 μέτρων είναι, έναντι,9. 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στη εργασία εξετάζεται η των δοκών προπορείας ως τρόπος περιορισμού των εδαφικών μετακινήσεων (σκάφες καθιζήσεων) που δημιουργούνται πάνω από ρηχές σήραγγες που κατασκευάζονται σε κατοικημένες περιοχές (έργα μετρό). Οι διερευνήσεις επικεντρώνονται στο τμήμα που βρίσκεται μπροστά, και σχετικά κοντά στα άκρα των δοκών. Πρόκειται για το τμήμα του φυσικού εδάφους το οποίο μέχρι την εφαρμογή του νέου βήματος των δοκών μπορεί λόγω του ότι βρίσκεται κοντά στο μέτωπο να υποχωρεί με συνέπεια (παρά την μετέπειτα εφαρμογή των δοκών) ένα μέρος των εδαφικών μετακινήσεων να οφείλεται στις υποχωρήσεις αυτές. Από τις αναλύσεις αποδεικνύεται ότι ο κύριος όγκος της σκάφης καθιζήσεων, της τάξης του 8% οφείλεται στις υποχωρήσεις αυτές. Στην εργασία προτείνεται τρόπος ικανός να προσεγγίσει τις υποχωρήσεις αυτές. Επιτυγχάνεται με τον τρόπο αυτό, με βάση την ποιότητα του εδάφους και το μέγεθος των αποδεκτών καθιζήσεων, η προσέγγιση του απαιτούμενου μήκους επικάλυψης των δοκών. Μία παραμετρική ανάλυση που εφαρμόζεται δείχνει τις επιδράσεις της ποιότητας του εδάφους, του βάθους και του μήκους επικάλυψης στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου, επιδράσεις οι οποίες αποτυπώνονται σε σχετικά διαγράμματα που παρατίθενται στην εργασία. 8. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Chern, J. C., Shiao, F. Y., Yu, C. W., (998), An epirical safety criterion for tunnel construction, Regional Syposiu on Seientary Rock Engineering, Taipei, Taiwan, Rock. Γκίκας Ν.Γ., Τσουτρέλης Χ.Ε., Σοφιανός Α.Ι., (), Τρισδιάστατος υπολογισμός των παραμορφώσεων στο μέτωπο σήραγγας προϋποστηριζόμενης με δοκούς προπορείας, Ορυκτός Πλούτος, τ. 7, σελ. 7-. Μαραγκός Χ., (), Τεχνικά έργα υποδομής. Κατασκευές στην επιφάνεια του βράχου. Υπόγειες κατασκευές. Φράγματα. Panet M., (99), Calcul es Tunnels par la ethoe convergence-confineent, Presses e l Ecole Nationale es Ponts et Chausses, Paris. Plaxis Manual, Version 8, (), Balkea. Tokyo. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος 8