18
Μ. Καββαδάς, 3/5/2004 8-1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 8. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΤΕΛΙΚΗΣ ΕΠΕΝ∆ΥΣΗΣ ΣΗΡΑΓΓΩΝ 8.1 Γενικά Η άμεση υποστήριξη της σήραγγας συνήθως ακολουθείται από την κατασκευή της τελικής επένδυσης η οποία αναλαμβάνει μέρος (ή το σύνολο) των φορτίων της περιβάλλουσας βραζόμαζας. Η τελική επένδυση συνήθως κατασκευάζεται μετά την ολοκλήρωση της διάνοιξης και άμεσης υποστήριξης του συνόλου του μήκους της σήραγγας αλλά οπωσδήποτε αφού η σήραγγα ισορροπήσει με την άμεση υποστήριξη, δηλαδή αφού πρακτικώς μηδενισθούν οι ρυθμοί εξέλιξης των μετακινήσεων, εντάσεων κλπ. Η τελική επένδυση σηράγγων συνήθως σχεδιάζεται για να αναλάβει τα εξής φορτία: 1. Το φορτίο που αρχικώς αναλαμβάνεται από τα αγκύρια, στην περίπτωση προσωρινών αγκυρίων ή στην περίπτωση βραχόμαζας με έντονα ερπυστική συμπεριφορά. 2. Μέρος του φορτίου που αναλαμβάνεται από το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα ώστε το απομένον φορτίο του εκτοξευόμενου σκυροδέματος να ικανοποιεί τις απαιτήσεις ασφαλείας μονίμου έργου (δεδομένου ότι κατά την άμεση υποστήριξη της σήραγγας το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα μπορεί να λειτουργεί με μειωμένο συντελεστή ασφαλείας προσωρινού έργου). 3. Τυχόν αυξημένα φορτία της βραχόμαζας λόγω ερπυσμού. Με την πάροδο του χρόνου, η βραχόμαζα που περιβάλλει ένα υπόγειο έργο υπόκειται σε ερπυστικές παραμορφώσεις με αποτέλεσμα την αύξηση των φορτίων στην τελική επένδυση. 4. Τυχόν υδατικές πιέσεις λόγω πλημμελούς αποστράγγισης ή απρόβλεπτης απόφραξης του συστήματος αποστράγγισης. 5. Τυχόν φορτία από μελλοντικές κατασκευές που φορτίζουν τη σήραγγα. 6. Τυχόν σεισμική επιφόρτιση της σήραγγας. 8.2 Μακροχρόνια συμπεριφορά της βραχόμαζας Με την πάροδο του χρόνου, η βραχόμαζα που περιβάλλει ένα υπόγειο έργο υπόκειται σε ερπυστικές παραμορφώσεις με συνέπεια: 1. Την αύξηση των παραμορφώσεων της βραχόμαζας (π.χ. σύγκλιση του τοιχώματος της σήραγγας) εφόσον οι παραμορφώσεις δεν παρεμποδίζονται από έργα υποστήριξης. 2. Την αύξηση της φόρτισης των έργων υποστήριξης στις περιπτώσεις όπου οι παραμορφώσεις της βραχόμαζας παρεμποδίζονται (π.χ. στην περίπτωση σηράγγων μετά την κατασκευή της τελικής επένδυσης). Ο βαθμός ερπυσμού της βραχόμαζας ποικίλει μεταξύ πρακτικώς μηδέν (για βραχόμαζες με μεγάλες τιμές του δείκτη RMR) και αρκετά υψηλών τιμών (για βραχόμαζες με πτωχά μηχανικά χαρακτηριστικά και εδαφικούς σχηματισμούς). Τυπικά, ο βαθμός ερπυσμού μπορεί να περιγραφεί μέσω του ερπυστικού συντελεστή (k) ο οποίος εκφράζει τον ρυθμό της ερπυστικής παραμόρφωσης της βραχόμαζας υπό μοναξονική θλίψη. Μια σχετικώς υψηλή τιμή του ερπυστικού συντελεστή (που

tun-ch-8

Embed Size (px)

DESCRIPTION

kavedaas tunnel book chaper08

Citation preview

  • . , 3/5/2004 8-1

    8

    8.

    8.1 ( ) . , , . : 1. , .

    2. ( ).

    3. . , .

    4. .

    5. . 6. .

    8.2 , : 1. (..

    ) .

    2. (.. ).

    ( RMR) ( ). , (k) . (

  • . , 3/5/2004 8-2

    - ) k = 0.10, 10% () . , , () 2%, 2.2% , 2.4% 2.6% . , . : ( )[ ]oeteoet ttkttk /log1)/log( +=+= k , t (t), e () , (to) . 1 2 t1 t2 t2=10xt1, : ek = 12 , (k) . , ( 1). , eoE / ( to) /E (t), :

    ( )oo ttkEE /log11

    += , n- ( o

    n tt =10 ), to=1.2 (n = 1 1 , n = 2 10 n = 3 100 ) :

    nkEE o += 1

    1

    :

    / k 1 10 100

    0.02 0.980 0.961 0.943 0.05 0.952 0.909 0.870 0.10 0.909 0.833 0.769 0.15 0.870 0.769 0.690

    30% .

  • . , 3/5/2004 8-3

    8.3

    8.3.1 : 1. ( ) . , , . , .

    2. .

    3. , ( " "). : () ,

    Winkler .

    () , .

    . ( ) .

    8.3.2 ( )

    . , , . , .

  • . , 3/5/2004 8-4

    8.3.2.1 RMR Unal (1983) RMR. :

    tv Hp = BRMRHt

    =100

    100

    : = = RMR = ( Bieniawski)

    : vh pp = NGI ( ).

    5-10 , NATM RMR>50 100 . , RMR>50.

    8.3.2.2 NGI ( Q) (Q) :

    =

    SRFJ

    JJ

    JRQDQ w

    a

    r

    n

    : RQD = Rock Quality Designation ( ) Jn = Jr = Ja = Jw = SRF = (Stress Relief Factor)

    ( kg/cm2): 312132

    = QJ

    Jp n

    rv

    : vh pp = :

    Q Q > 10 0.58

    0.1 < Q < 10 0.74 Q < 10 1.0

    NATM NGI. (Q>0.05).

  • . , 3/5/2004 8-5

    Q 1.5 (b+h). Terzaghi 1940 5 , .

    8.3.3

    .

    8.3.3.1 Terzaghi

    8.3.3.1.1 (D < 2.5 B) , .

  • . , 3/5/2004 8-6

    dz ( 1): dzdBdzB v 2+= :

    +==+=

    245tan2tan hbBKc vhh

    :

    =

    +B

    cBBK

    dzd

    vv 2tan2

    : v(z=0) = q z :

    ( )zzv eBcqe += 121 tan2

    BK= . () Terzaghi

    (=1). (v) (v = q + z). ( z=D):

    ( )DDv eBcqep += 121 , (d) :

    ( )

    +=2

    45tan22

    45tan2 cdpp vh (pv) .

    1: Terzaghi.

  • . , 3/5/2004 8-7

    8.3.3.1.2 (D > 2.5 B) , , . ( ) ( 2.5 ), q = (D - H), ( ):

    ( ) ( )p D H e cB

    evH H= +

    1 2

    1

    .

    8.3.3.2 Protodyakonov ( )

    ( ) :

    HBfp

    =2

    : B b h= + 2 45 2tan

    : b, h = , . f = :

    : f cc

    = + tan , c =

    : f c= 100

    ,

    c ( kg/cm2)

    2: Protodyakonov

  • . , 3/5/2004 8-8

    (f) :

    - f 10-20

    , 8 , 5-6 , , 2-5

    1.0-1.5* , 0.3-0.8*

    * f : f = tan + c/c , Protodyakonov (D) Hp 2Hp. . ( ):

    p Hv p,max = ( x) :

    p px

    Bv v=

    ,max 1 2

    2

    :

    ( )p H B bv p=

    1

    1

    32

    Terzaghi ( ). ( ), , :

    pv 1.50 ph 0.2 1.2

    Protodyakonov ( ) (RMR>40). ( ) .

  • . , 3/5/2004 8-9

    8.3.4 , ( " "). : () ,

    Winkler .

    () , .

    8.3.4.1 Winkler Winkler (r) () :

    ( )kE

    Rr= +1 , k = (0.3-0.5)kr

    : = = Poisson R = . , . ( Terzaghi RMR), Winkler () .

    8.3.4.2 , . , . : 1. ( ). ( ).

  • . , 3/5/2004 8-10

    2. . - . () .

    , ( ) ( ). . (deconfinement) ( ).

    () (, , ). ( ).

    () . . .

    . , : () ,

    .

    () . ()

    . 3. . , . , . , : () .

    . .

    () . (

  • . , 3/5/2004 8-11

    ). , , ( ). , .

    () / . , , , ( ) . . , , , .

    () .

    8.4

    8.4.1 ' (.. ). , : 1. . ( ). , . , ( ) .

    2. . . , .

  • . , 3/5/2004 8-12

    . , (10-15 ) (100-500 ) . : 1. (30-100 ) .

    2. . ( ) .

    3. 1 , . , ( ) , .

    8.4.2 , "" . (.. ). , . , : 1.

    ( ) (S) .

    2. ( ) (S) .

    1

  • . , 3/5/2004 8-13

    , ( ) , ( ). , , (.. 10-15 ) . , .

    8.4.3 () T.R. Kuesel: "Earthquake Design Criteria for Subways", Journal of the Structural Division, ASCE, Vol 95, No ST6, June 1969, pages 1213-1231. : 1. . 2. . .

    8.4.3.1 ( ) (S) . () ( 3): () :

    = txAux cos2sinsin () :

    = txAuy cos2sincos :

    =

    =

  • . , 3/5/2004 8-14

    sin =

    cos = /cos = = 2f = (f = ) x = y =

    ( ) :

    == txA

    xux

    x cos2coscossin2

    :

    cossin2 Ax =

    , () :

    yy u

    xu

    R 222

    2

    2 cos41

    ==

    , ( ) () :

    3:

  • . , 3/5/2004 8-15

    =R

    Bb

    12

    :

    ( ) 232

    2

    22 cos2coscos42

    12

    ABAB

    RB

    b =

    ==

    , :

    coscossin2 2

    +

    =+= BAbx . 2 (6) (), : /cos = 6, :

    coscos

    6sin2

    +

    = A

    = 32, :

    A2.5max =

    = 32 . () Kuesel (1969) 4. () : 1. () 2. , :

    gamaxmax = 4 ( , , ). Kuesel (1969) . Kuesel . . . 2/3 . 4 (max = 5.2 /) . , . : = V/f, (V ) (f ) 2

  • . , 3/5/2004 8-16

    . 3 . , : = maxL, (L) . ' , , (max) (.. max < 10-4). : cross-hole: Vo = 600 m/sec ( ): f = 0.5 Hz , amax = 0.24 g.

    50-75% (Vo) :

    V=0.67*600=400 m/sec :

    = V / f = 400 / 0.5 = 800 m Kuesel :

    5maxmax

    102.21000

    24.009.01000

    09.009.01000 ==== AA

    : = 2.2 x 10 -5 x 80000 = 1.76 cm

    3

    0.001

    0.01

    0.1

    1

    100 1000 10000

    Wa ve length (m)

    1000

    *A/(

    * m

    ax)

    soft soilstiff soilsoft rockmedium rock

    4: (A)

    () (max) (Kuesel, 1969).

  • . , 3/5/2004 8-17

    : max = 5.2 x 2.2 x 10-5 = 1.1 x 10-4 12 m, :

    = maxL = 1.1 x 10-4 x 12000 = 1.4 mm

    8.4.3.2 ' (SV) . Kuesel (1969) () :

    max230.2

    =VH

    : ( ) ( ).

    V ( m/sec) .

    (u) (d) :

    u = (H - d) .

  • . , 3/5/2004 8-18