Dział X

10. Wpływ wykonania budowli podziemnej na powierzchnię na przykładzie tunelu.

(Geomechanika w budownictwo podziemnym, Cała, Tajduś i Tajduś, strony 697-748)

Na skutek wykonania budowli podziemnej w określonej przestrzeni tworzą się deformacje masywu skalnego, polegające na przemieszczaniu się skał lub gruntów w kierunku powstawania pustki. Wyróżniamy:

-deformacje ciągłe- pojawiają się na powierzchni w postaci łagodnych przemieszczeń terenu tworzących nieckę osiadania o zasiągi istotnie wykraczającym poza rzut poziomy budowli podziemnej. Wyróżniamy wskaźniki deformacji niecki: przemieszczenie poziome i pionowe, krzywiznę, nachylenie, odkształcenie poziome i promień zasięgu.

-deformacje nieciągłe- powodują powstanie zapadliska, głębokich i szerokich szczelin, lejów otwartych i zamkniętych. Powstają kiedy budowla wykonana jest na małej głębokości lub/i występują niekorzystne warunki geologiczne w nakładzie. Ich zasięg zwykle nie wykracza poza rzut poziomy budowli podziemnej.

W wyniku drążenia tunelu występuje:

-spadek poziomu wód gruntowych- zwiększa efektywne naprężenia w warstwach w masywie skalnym lub gruntowym

-osiadanie spowodowane wybraniem gruntu/skały spod drążonego tunelu. Wielkość osiadania opisuje wzór: V_s=V_k±ΔV

V_s -objętośc osiadania

ΔV- zmiana objętości skał pod

drążonym tunelem

V_k- objętość, o jaką została zmniejszona

pierwotna objętość tunelu

Wartość V_k zależy od:

-przemieszczeń czoła przodka tunelu w kierunku wnętrza tarczy

-przemieszczeń gruntu/skały w kierunku powłoki tarcz pomiędzy ścinającym nożem tarcz a ogonem tarczy

-przemieszczeń gruntu/skały w kierunku obudowy za ogonem tarczy

V_k można oszacować przez analizę danych uzyskanych podczas wykonywania tuneli w zbliżonych warunkach lub przez ocenę eksperta.

Charakter i wielkość deformacji powierzchni terenu zależy od:

-właściwości masywu skalnego i gruntowego występującego w rejonie drążenia

-kształtu, wymiarów, głębokości posadowienia tunelu

-dłuższego nieplanowanego postoje podczas drążenia, prowadzącego do siadania terenu

-zmiany prędkości drążenia, spowodowanej napotkaniem niespodziewanych przeszkód

-wpływu obiektów, znajdujących się na powierzchni

-czasu drążenia

-liczby drążonych tuneli i odległości między nimi

Metody określania deformacji masywu:

1)analityczno- empiryczne- na przykład metody geometryczno- całkowe, oparte na rozkładzie wpływów Gaussa

a) Teoria Budryka- Knothego

b) Metoda Schmidta

2)analityczne

a)metody oparte na warunku równowagi granicznej ośrodka

b) metody oparte na równaniu ośrodka sypkiego

c) metody oparte na równaniu ośrodka sprężystego

d) metody oparte na równaniu ośrodka złożonego

3)numeryczne- MES, MRS, MEB

Osiadanie powierzchni terenu, podczas drążenia, zmniejszamy przez:

-kontrolę zachowania się przodka tunelu podczas drążenia

-dostosowanie kroku postępu drążenia do warunków geologicznych

-szybkie założenie obudowy dobrze przylegającej do konturu tunelu

Gdy na powierzchni terenu istnieją obiekty, mogące ulec uszkodzeniu na skutek deformacji terenu, należy:

-wykonać wiarygodną prognozę wpływów drążenia tunelu na powierzchnię terenu i znajdujące się na niej obiekty budowlane

-ocenić odporność obiektów na deformacje

-jeśli odporność jest za mała, należy ją podnieść przed rozpoczęciem drążenia lub po wydrążeniu tunelu pokryć kosztu powstałych szkód

Gdy projektujemy obiektu na powierzchni w obszarze oddziaływań przewidzianego do drążenia tunelu należy:

-wykonać wiarygodną prognozę wpływów drążenia tunelu na powierzchnię terenu i znajdujące się na niej projektowane obiekty budowlane

-ocenić odporność obiektów na prognozowane deformacje

V_s

V_k

ΔV

---