Surface settlement due to tunnelling

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Surface settlement due to tunnelling"

Seweryna Wrona
6 lat temu
Przeglądów:

1 Surface settlement due to tunnelling Surface settlement due to tunnelling Projektowanie i wykonawstwo budowli podziemnych pod zagospodarowana powierzchnią terenu wymaga oszacowania wielkości deformacji wewnątrz górotworu, a szczególnie powierzchni terenu. Dla poprawnego określenia wielkości deformacji powierzchni terenu konieczna jest znajomość szeregu istotnych parametrów górotworu (wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, kąt tarcia wewnętrznego, kohezja, moduł Younga, liczba Poissona, gęstość objętościowa, przestrzenne rozmieszczenie sieci spękań i nieciągłości, pierwotny stan napręŝenia, zawodnienie, etc.) oraz parametrów tunelu (kształt i wymiary wyrobiska, głębokość i sposób drąŝenia, nośność obudowy wstępnej i ostatecznej, etc.).

2 Surface settlement due to tunnelling Szechy (970). Teoria oparta o załoŝenie powstawania płaskich powierzchni ścinania zgodnie z warunkiem wytrzymałościowym Coulomba-Mohra. V 0 S = r max 4 H ( H + r) + 4 r + H + tg β cos β r S max maksymalne osiadanie powierzchni ponad tunelem, m, V 0 - objętość konwergencji przypadająca na mb tunelu, m, r promień tunelu, m, H - głębokość posadowienia stropu tunelu, m, β - kąt zasięgu krzywej osiadania określany w funkcji kąta o ϕ tarcia wewnętrznego(φ) górotworu: β = 45 + Surface settlement due to tunnelling Objęto tość straconego gruntu podczas mikrotunelowania zaleŝy y głównie g od czterech czynników:. straty gruntu na przodku, związanej zanej z jego rozluźnieniem podczas procesu drąŝ ąŝenia,. straty związane zane z wypełnieniem wolnej przestrzeni za głowicg owicą urabiającą,. przemieszczenia wzdłuŝ głowicy urabiającej, które związane zane sąs z deformacjami spowodowanymi przez napręŝ ęŝenia ścinające ce wzdłuŝ płaszcza zewnętrznego tarczy, 4. przemieszczenia gruntu związane zane ze zjawiskiem konsolidacji oraz ewentualnymi odkształceniami rur produktowych

Surface settlement due to tunnelling Tunel drąŝony dwuetapowo z obudową z torkretu Model stanowiła prostopadłościenna kostka podparta u dołu i po bokach oraz obciąŝona od góry

ZałoŜono, Ŝe na głębokości 50 m wykonano tunel o kształcie sklepionym, wysokości 6.5 m i szerokości przy spągu 8.0 m. FLACD.

3 Surface settlement due to tunnelling Tunel drąŝony dwuetapowo z obudową z torkretu Model stanowiła prostopadłościenna kostka podparta u dołu i po bokach oraz obciąŝona od góry obciąŝeniem ciągłym wynikającym z grawitacji Na bocznych oraz dolnej krawędzi tarczy przyjęto warunki przemieszczeniowe. Model składał się ze 6590 stref i 7478 węzłów. ZałoŜono, Ŝe na głębokości 50 m wykonano tunel o kształcie sklepionym, wysokości 6.5 m i szerokości przy spągu 8.0 m. FLACD.0 Step 4960 Model Perspective 0:4:00 Wed Mar Center: X:.78e+00 Y: 4.95e+00 Z: -5.88e+000 Rotation: X: Y: Z: Dist:.6e+00 Mag.:.05 Ang.:.500 Block Group g g g g4 g5 g6 SEL Geometry Magfac = 0.000e+000 Marek Cala Katedra Geomechaniki

4 Grunt Torkret Tunel drąŝony dwuetapowo z obudową z torkretu CięŜar właściwy, kn/m 9 5 Moduł Younga, MPa FLACD.0 Step 4960 Model Perspective 0:5:5 Wed Mar Center: X:.7e+00 Y:.8e+00 Z: 6.0e+000 Rotation: X: Y: Z: Dist:.89e+00 Mag.:.56 Ang.:.500 Liczba Poissona Kohezja, kpa 50 - Kąt tarcia wewnętrznego 0 - Przemieszczenia pionowe po wydrąŝeniu 0 m tunelu Contour of Z-Displacement Magfac = 0.000e e-00 to e e-00 to -.500e e-00 to e e-00 to e e-00 to e e-00 to e e-00 to e e+000 to.5000e e-00 to e e-00 to e e-00 to.0000e e-00 to.500e e-00 to.5000e e-00 to.7500e e-00 to.84e-00 Interval =.5e-00 Marek Cala Katedra Geomechaniki Tunel drąŝony dwuetapowo z obudową z torkretu NapręŜenia główne σ w elementach powłokowych FLACD.0 Step 4960 Model Perspective 0:57:7 Wed Mar Center: X:.75e+00 Y:.04e+00 Z: -.45e+000 Rotation: X: Y: Z: Dist:.89e+00 Mag.:.44 Ang.:.500 SEL Pstress- Magfac = 0.000e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+006 to e e+005 to e e+000 to e+000 Interval = 5.0e+005 depth factor =.00 Marek Cala Katedra Geomechaniki 4

5 Tunel drąŝony dwuetapowo z obudową z torkretu FLACD.0 Step 4960 Model Perspective :05:55 Wed Mar Center: X:.405e+00 Y:.685e+00 Z: -.45e+000 Rotation: X: Y: Z: Dist:.89e+00 Mag.:.4 Ang.:.500 SEL Pstress- Magfac = 0.000e e-009 to e e+004 to e e+004 to.0000e e+005 to.5000e e+005 to.0000e e+005 to.5000e e+005 to.0000e e+005 to.5000e e+005 to.794e+005 Interval =.5e+004 depth factor =.00 NapręŜenia główne σ w elementach powłokowych Marek Cala Katedra Geomechaniki Tunel drąŝony dwuetapowo z obudową z torkretu FLACD.0 Step 78 Model Perspective ::57 Wed Mar Center: X:.74e+00 Y:.99e+00 Z:.08e+00 Rotation: X: Y: Z: Dist:.6e+00 Mag.:.5 Ang.:.500 Contour of Z-Displacement Magfac = 0.000e e-00 to e e-00 to -.500e e-00 to e e-00 to e e-00 to e e-00 to e e-00 to e e+000 to.5000e e-00 to e e-00 to e e-00 to.0000e e-00 to.500e e-00 to.5000e e-00 to.7500e e-00 to.847e-00 Interval =.5e-00 Przemieszczenia pionowe po wydrąŝeniu 50 m tunelu Marek Cala Katedra Geomechaniki 5

6 Surface settlement due to tunnelling Surface settlement due to tunnelling 6

residual risk at acceptable standards, consolidation works will have

7 Surface settlement due to tunnelling Kovari, 004 Where the excavation technique and the procedures are not sufficient to properly reduce the residual risk at acceptable standards, consolidation works will have to be designed. Kovari, 004 Surface settlement due to tunnelling falda 7

8 Surface settlement due to tunnelling Kształt powierzchni osiadania jest analogiczny do krzywej Gaussa -i -i 0 i i y S v = S max exp 0.6S max (punkt przegięcia) S v osiadanie, m, y i y - pozioma odległość od poziomej osi głównej tunelu, m, i - pozioma odległość od poziomej osi głównej tunelu do punktu przegięcia krzywej osiadania. S max S Tunel Surface settlement due to tunnelling Kształt powierzchni osiadania jest analogiczny do krzywej Gaussa - przekrój wzdłuŝ osi głównej tunelu 0 y 0.5Sm a x Sm a x S czoło przodka tunelu 8

9 Surface settlement due to tunnelling Surface settlement due to tunnelling Damage due to ground deformations (settlements) Voids Collapse to surface Kovari, 004 9

10 Surface settlement due to tunnelling Objętość (przypadającą na mb długości tunelu) pomiędzy pierwotnym połoŝeniem terenu, a krzywą osiadania powyŝej tunelu wyraŝa wzór: V s = S max i π PowyŜsze równanie pozwala na określenie wartości maksymalnego osiadania z warunku objętości niecki osiadania bo objętość moŝna określić ze związku: V s = αv 0 α - współczynnik zawierający się pomiędzy: 0 α Surface settlement due to tunnelling Wymaga to oczywiście uprzedniego określenia wielkości V 0 oraz i. Wielu autorów podaje róŝne wartości V %, -.8%, -6%,.-.5%, %,.9%,.%, -5%, 5-0 % (są to wielkości w stosunku do V objetości jednostkowej tunelu) Generalnie moŝna stwierdzić, Ŝe objętość konwergencji przypadająca na mb tunelu zaleŝy od duŝej ilości czynników i nie moŝna sformułować w miarę prostej zaleŝności jej określającej. Na podstawie licznych obserwacji i pomiarów zostały określone zaleŝności pomiędzy promieniem tunelu r i głębokością posadowienia jego stropu H, a poziomą odległością od poziomej osi głównej tunelu do punktu przegięcia krzywej osiadania i. 0

11 Surface settlement due to tunnelling i r H = r n - wykładnik potęgowy zawierający się pomiędzy w zaleŝności od parametrów wytrzymałościowych i odkształceniowych górotworu n Autor, rok Schmidt, 969 Attewell, 975 (metoda uproszczona) Attewell, 975 Mair, 98 Mair, 98 Attkinson, 977 Attkinson, 977 O Reilly, 98 O Reilly, 98 Lee, 997 Verruijt, 99 Warunki grunt. róŝnorodne Gliny Piaski luźne Gliny zwarte Gliny miękkopl. Zwarte gliny i zagęszcz. piaski z obciąŝoną powierzchnią Piaski bez obciąŝ. Pow. Gliny Piaski Gliny Gliny Wzór 0,8 i H = r r H i = 0,5 i H = r r i = 0, 4H i = 0, 7H i = 0,5(,5 H + r) i = 0,5( H + r) i = 0,4H +, i = 0,8H 0, i H = 0,58 + r r 0,9 i H =,5 r r

12 Surface settlement due to tunnelling Przykład liczbowy. Oszacować osiadania powierzchni terenu na skutek wykonania tunelu o promieniu r= m, zlokalizowanego na głębokości H=0m. Przyjąć n=, α=0.5, V 0 = %. H i = 0 m = V = πr =.566 m V s = αv0 = = m Vs S max = = 5.0e m = i π Równanie krzywej osiadania powierzchni terenu: 5.0 mm S v V 0 = 0.0V = 0. 5 m = S max e y i = S max e y 00 Surface settlement due to tunnelling Settlement Settlement, mm Distance

Dane do ćwiczenia Nr 4 5 6 7 8 9 0 4 5 6 7 8 9 0 r, m 0.5.5.5.5 4 4.5 5 0.5.5.5.5.5 H, m 0 5 8 0 5 0 5 40 45 50 55 60 65 70 75 5 5 0 n 0.

5 5.5 5 0.5.5 4 Jednorodna warstwa gliny w stanie plastycznym (I L =0,8, c=8kpa, ϕ=7 o ), średnica mikrotunelu

13 Dane do ćwiczenia Nr r, m H, m n α V 0, % Jednorodna warstwa gliny w stanie plastycznym (I L =0,8, c=8kpa, ϕ=7 o ), średnica mikrotunelu D=m, głębokość osi tunelu H=5m Strata objętości V l =,5%

Flac gliny,0 4,0 6,0 8,0 Attkinson gliny zwarte lub zagęszczone piaski + obciąŝona powierzchnia Flac gliny,0 4,0 6,0

14 ,0 4,0 6,0 8,0,0 4,0 6,0 8,0 Schmidt '69 Flac gliny Attawell 75 (uproszczony) Flac gliny,0 4,0 6,0 8,0,0,0,0 4,0 5,0 6,0 Mair 8 gliny zwarte Flac gliny Mair 8 gliny miękkopl. Flac gliny,0 4,0 6,0 8,0 Attkinson gliny zwarte lub zagęszczone piaski + obciąŝona powierzchnia Flac gliny,0 4,0 6,0 8,0 Verruit '9 Flac gliny Jednorodna warstwa piasku w stanie średniozagęszczonym (I D =0,5, ϕ= o ), średnica mikrotunelu D=,6m, głębokość osi tunelu H=5m, Strata objętości V l =,0% 4

5,0 5,0 Attawell 75 piaski Flac piaski 5,0 5,0 Attkinson

poziome pod stopą fundamentu:,8mm 0 Przemieszczenie pionowe

15 5,0 5,0 Attawell 75 piaski Flac piaski 5,0 5,0 Attkinson piaski (bez obciąŝenia) Flac piaski 5,0 5,0 O'Reilly '8 - piaski Flac piaski Katowice ul. Warszawska Mikrotunel φ000 odcinek K5-K4 Przemieszczenie poziome pod stopą fundamentu:,8mm 0 Przemieszczenie pionowe pod stopą fundamentu: 0,mm Nasyp niekontrolowany Piasek średni -5, O 000-6,00 zwg podbudowa 5

5,0 5,0 5,0 Schmidt '69 Flac Attkinson gliny zwarte lub zagęszczone piaski + obciąŝona powierzchnia -0-5 0 5

piaski (bez obciąŝenia) Flac O'Reilly '8 - piaski Flac Katowice ul.

16 5,0 5,0 5,0 Schmidt '69 Flac Attkinson gliny zwarte lub zagęszczone piaski + obciąŝona powierzchnia Flac 0 5,0 5,0 5, Attawell 75 piaski Flac 5,0 5, ,0 0 4 φ000 odcinek K5-K4 K4 Attkinson piaski (bez obciąŝenia) Flac O'Reilly '8 - piaski Flac Katowice ul. Bankowa Mikrotunel φ000 odcinek PB-K 0 Nasyp niekontrolowany Piasek gliniasty Piasek średni Namuł gliniasty Piasek pylasty -4,7 O 000 -,75 zwg Piasek gruby 6

4 5 6 Mikrotunel φ000 odcinek K5-K4 4 6 Attawell 75

zagęszczone piaski + obciąŝona powierzchnia Flac 4 5

osiadanie gruntu 5,05cm Pod fundamentem!

17 4 5 6 Mikrotunel φ000 odcinek K5-K4 4 6 Attawell 75 piaski Flac piaski Attkinson gliny zwarte lub zagęszczone piaski + obciąŝona powierzchnia Flac Attkinson piaski (bez obciąŝenia) Flac Maksymalne osiadanie gruntu 5,05cm Pod fundamentem! O'Reilly '8 - piaski Flac ZagroŜony obiekt budowlany na odcinku PB-K 7

18 8

Podobne dokumenty

Surface settlement due to tunnelling. Marek Cała Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

Surface settlement due to tunnelling. Marek Cała Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki urface settlement due to tunnelling Projektowanie i wykonawstwo budowli podziemnych pod zagospodarowana powierzchnią terenu wymaga oszacowania wielkości deformacji wewnątrz górotworu, a szczególnie powierzchni