Εργαστήριο Τεχνολογίας Διάνοιξης Σηράγγων, Ε.Μ.Π. Καθηγητής: ΑΙ ΣΟΦΙΑΝΟΣ. Διάλεξη ΣΤΗΡΙΞΗ ΑΣΤΑΘΟΥΣ ΜΕΤΩΠΟΥ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Μέτρα Υποστήριξης Σηράγγων ΔΠΜΣ: Σχεδιασμός και Κατασκευή Υπογείων Έργων ΑΙ Σοφιανός
Τρεις θεμελιώδεις καταστάσεις ευστάθειας ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 2
Συνεκτικό τητα τύπου βράχου ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 3
Συνεκτικό τητα τύπου αργίλου (με συνοχή) ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 4
Συνεκτικότητα τύπου άμμου ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 5
Αστάθεια μετώπου και παρειών ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 6
Αστάθεια μετώπου και παρειών ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 7
Η αστάθεια ανοίγματος είναι επακόλουθο αστάθειας μετώπου ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 8
Rome Florence Railway line ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 9
Στήριξη του μετώπου με αγκύρια από υαλονήματα ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 10
Κινηματική των θραυσμένων σωμάτων ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 11
Αποκομμένο πρίσμα ολίσθησης ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 13
Βύθιση καταπακτής Ενεργή ώση ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 14
Προσδιορισμός της σ v μέσω της θεωρίας σιλό ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 15
Ορθή τάση στο πρίσμα Για γωνία τριβής φ=0 Για γωνία τριβής φ 0 ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 16
Φόρτιση στην άνω επιφάνεια του πρίσματος ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 17
Ίδιο βάρος G P του πρίσματος P ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 18
Αντίσταση στα πλευρά ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 19
Διατμητικές αντιστάσεις C t, T t, στις πλευρικές έδρες t του πρίσματος ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 20
Αντίσταση C s στην κεκλιμένη επιφάνεια s του πρίσματος ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 21
Υδραυλικά φορτία Στο μέτωπο, εφόσον υπάρχει πίεση νερού, αυτή θα πρέπει να προστεθεί στην ενεργή αντίσταση Ν f W f =w f B H ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 22
Ισορροπία δυνάμεων στο πρίσμα Αν δεν υπάρχει ροή υγρών, τότε W i =0, οπότε η ισορροπία δυνάμεων στην διεύθυνση της ολίσθησης και κάθετα προς αυτήν δίνει: Απαλείφοντας την άγνωστη F s, και επιλύοντας ως προς N f, προκύπτει: Εφόσον αμελήσουμε, υπέρ της ασφαλείας, την αντίσταση στην οροφή του πρίσματος: Στην τιμή της Ν f θα πρέπει να προσθέσουμε την W f, εφόσον ασκείται πίεση υγρού στο μέτωπο. ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 23
Μεταβολή της αντίστασης με τη θ Η κλίση θ του πρίσματος δεν είναι γνωστή. Η ολίσθηση, σύμφωνα με το θεώρημα άνω ορίου της θεωρίας πλαστικότητας, θα συμβεί σε επιφάνεια που θα αντιστοιχεί στη μέγιστη απαίτηση αντίστασης στο μέτωπο. Επομένως, η κλίση θ της επιφάνειας ολίσθησης προκύπτει με τη διαδοχική μεταβολή της, μέχρις ότου μεγιστοποιηθεί η Ν f (θ). Η υπολογιζόμενη μέγιστη τιμή αντιστοιχεί στην απαιτούμενη δύναμη στήριξης του μετώπου της σήραγγας. ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 24
Υπολογισμός με διαγράμματα ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 25
Νομογράμματα για τους αδιάστατους συντελεστες N γ, N c, F 2, F 3 ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 26
Παράδειγμα 1 D=10m, Z=15m, h =5m, f h =18m, 0 Δ =h -h =18- h 0 f 5=13m, γ =20kN/m 3, d γ =12kN/m 3, c=0kpa, φ=35 ο. ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 27
Παράδειγμα 2 D=7m, φ =32.5 ο, γ =13kN/m 3, Z=30m, h =7+30+10=47m 0 ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 28
Άλλες θεωρήσεις για τον υπολογισμό της δύναμης στήριξης Η συνήθης θεώρηση που δεν λαμβάνει υπόψη την τριβή και τη συνοχή στον αρμό στη στέψη. Αναλυτική εκτίμηση από τον Kolymbas Θεώρηση του Girmscheid Υπολογιστικό προσομοίωμα του Vermeer Τύπος του Vermeer από υπολογισμούς ΠΣ ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 29
Κύριες τάσεις και διαφορικές μετατοπίσεις κατά την αστοχία σήραγγας με σχετικό βάθος 5 ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 30
Εμπειρική σχέση του Vermeer = Ο τύπος προέκυψε από παραμετρική μελέτη με υπολογισμούς ΠΣ Το καταστατικό μοντέλο του υλικού είναι γραμμικό ελαστικό-ιδανικά πλαστικό με κριτήριο Mohr-Coulomb Ο τύπος ισχύει μόνο για φ 20 o ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 31
Αναλύσεις για αστράγγιστες συνθήκες ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 32
Παράδειγμα 6 γ=20kn/m 3, Z=4m, D=2m, e=0, c u =7.5kPa FS=1.5 ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 33
Κατανομή της πίεσης στήριξης ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 34
Εξισώσεις νομογραμμάτων Anagnostou & Serafeimidis (2007) ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 35
Αδιάστατη κρίσιμη συνοχή ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 36
Αδιάστατη πυκνότητα ήλων K o =0.8, h>>h ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 37
Κατασκευαστικά μέτρα 1.Φυσική στήριξη 2.Μηχανική στήριξη 3.Στήριξη με πιεσμένο αέρα 4.Στήριξη με πολφό 5.Στήριξη με λάσπη 6.Οπλισμός του πυρήνα με μεγάλου μήκους αγκύρια 7.Υποστήριξη πυρήνα ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 38
Οπλισμός του πυρήνα με μεγάλου μήκους αγκύρια ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 39
Δομικά στοιχεία, 1 ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 40
Δομικά στοιχεία, 2 ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 41
Ομοιόμορφη κατανομή οπλισμού ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 42
Τοποθέτηση και ενεμάτωση ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 43
Έλεγχοι ο έλεγχος της ποιότητας του μείγματος θα πρέπει να συμμορφώνεται με τις προδιαγραφές της μελέτης, ειδικά στις απαιτήσεις για το χρόνο πήξης. ο έλεγχος της ποσότητας του μείγματος που εισπιέζεται για κάθε τοποθετημένο στοιχείο. δοκιμές εξόλκευσης για τον έλεγχο της σύνδεσης στοιχείου-ενέματος-εδάφους και τη σχετική ικανότητα αγκύρωσης. ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 44
Τεχνικές προστασίας ή οπλισμού του μετώπου ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 45
Μικτές μέθοδοι ΑΙ Σοφιανός Ευστάθεια μετώπου σήραγγας 46