Υπολογισμός της ευστάθειας οροφής και μετώπου αβαθών σηράγγων σε μαλακούς σχηματισμούς

Abstract

Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που μπορεί να προκύψουν κατά την φάση της διάνοιξης και κατασκευής αβαθών σηράγγων είναι η αστοχία της οροφής ή/και του μετώπου εκσκαφής. Η κατασκευή αβαθών σηράγγων είναι πολύ διαφορετική σε σχέση με τις επιφα-νειακές γεωτεχνικές κατασκευές, όπου μετά από την ολοκλήρωση της κατασκευής με την εμφάνιση πεπερασμένων συνήθως καθιζήσεων (που είναι αναγκαίες για την παραλαβή των φορτίων), επέρχεται φυσική ισορροπία δυνάμεων μεταξύ της κατασκευής και του εδάφους. Στις υπόγειες κατασκευές γίνεται έντονη διαταραχή της υπάρχουσας ισορροπίας που οφείλε-ται κυρίως στην αφαίρεση εδαφικών μαζών και την δημιουργία ενός τρισδιάστατου κενού. Συνεπώς, μια πολύ σημαντική εργασία των μηχανικών κατά την τεχνική μελέτη ενός υπόγει-ου έργου, είναι η διερεύνηση του Αριθμού Ευστάθειας της σήραγγας έναντι αστοχιών οροφή ή μετώπου. Στόχος της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι να βρεθούν αναλυτικά οι λύσεις του φορτίου υποστήριξης για την αποφυγή της κατάρρευσης της οροφής κυκλικής σήραγγας με βάση τους μηχανισμούς κατάρρευσης που προέκυψαν από αναλογικά πειράματα σε μαλα-κή άργιλο στο Πανεπιστήμιο του Cambridge τη δεκαετία του ‘80. Το υπερκείμενο της σή-ραγγας γεωϋλικό θεωρείται ομοιογενές, με μοναδιαίο βάρος γ και συνοχή cu σε αστράγγιστες συνθήκες (undrained shear strength). Οι αναλύσεις γίνονται σε συνθήκες επίπεδης παραμόρ-φωσης. Εξετάζονται τέσσερεις δυνατοί μηχανισμοί κατάρρευσης της σήραγγας με το Πάνω Οριακό Θεώρημα (Π.Ο.Θ.) της θεωρίας της Πλαστικότητας και βρίσκονται οι αναλυτικές λύσεις του αριθμού ευστάθειας γι’ αυτές τις περιπτώσεις. Επειδή ο υπολογισμός του ελάχι-στου αριθμού ευστάθειας είναι πρόβλημα ελαχιστοποίησης, δημιουργήθηκαν αρχεία Excel™ στα οποία γίνονται οι υπολογισμοί. Οι λύσεις αυτές συγκρίνονται με την αναλυτική λύση για το ίδιο πρόβλημα που προσδιορίσθηκε με εφαρμογή του Κάτω Οριακού Θεωρήματος (Κ.Ο.Θ.) και εξάγονται ανάλογα συμπεράσματα.