Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunnels in soft soils
Luận án nghiên cứu giảm tỷ lệ đường kính ngầm cho hầm nông, tối ưu thiết kế kết cấu hạ tầng ngầm.
Civiele Techniek
Luan An
Proefschrift
Năm xuất bản
Số trang
177
Thời gian đọc
27 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tối ưu Tỷ lệ Chiều sâu Phủ/Đường kính Hầm Nông trong Đất Yếu
- Số trang:
- 177 trang
- Trường:
- Technische Universiteit Delft
- Chuyên ngành:
- Civiele Techniek
- Tác giả:
- Minh Ngan Vu
- Năm:
- 2016
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tối ưu Tỷ lệ Chiều sâu Phủ Đường kính Hầm Nông trong Đất Yếu
Việc xây dựng hầm nông mang lại nhiều lợi ích. Chúng giúp giảm chi phí xây dựng ngắn hạn và chi phí vận hành dài hạn. Điều này đặc biệt đúng với các khu vực ga tàu nông. Tuy nhiên, sự hiểu biết hạn chế về thi công hầm nông trong đất yếu đã cản trở phát triển tại các khu đô thị. Nghiên cứu này tập trung vào việc giảm chiều sâu phủ hầm. Cụ thể, xem xét ảnh hưởng của việc giảm tỷ lệ chiều sâu phủ/đường kính hầm (C/D) cho hầm nông trong các loại đất mềm. Luận án thực hiện điều tra lý thuyết chuyên sâu. Mục tiêu là cung cấp thông tin cần thiết cho thiết kế hầm nông hiệu quả, an toàn trong môi trường đất yếu. Các phát hiện đóng góp vào việc kiểm soát biến dạng đất và đảm bảo ổn định hầm nông.
1.1. Lợi ích và Hạn chế của Hầm Nông Đô thị
Hầm nông tiết kiệm chi phí ban đầu và chi phí vận hành. Các ga tàu nông giảm yêu cầu đào đắp lớn. Tuy nhiên, thách thức lớn tồn tại. Đất yếu trong đô thị gây khó khăn cho thi công hầm nông. Thiếu hiểu biết toàn diện hạn chế việc áp dụng rộng rãi. Cần có các phương pháp và mô hình thiết kế mới. Những mô hình này phải giải quyết được tính phức tạp của đất mềm.
1.2. Mục tiêu Nghiên cứu Giảm Chiều sâu Phủ Hầm Nông
Mục tiêu chính là giảm chiều sâu phủ hầm, cụ thể là tỷ lệ C/D. Nghiên cứu xem xét ảnh hưởng của việc giảm tỷ lệ này đến các khía cạnh kỹ thuật. Các khía cạnh bao gồm ổn định hầm, biến dạng kết cấu và dịch chuyển đất. Việc giảm C/D có thể mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Điều này cũng đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về tương tác giữa hầm và đất xung quanh. Luận án tìm kiếm các giới hạn và tỷ lệ C/D tối ưu.
1.3. Khám phá Ảnh hưởng của Tỷ lệ C D đến Hầm
Luận án điều tra một cách lý thuyết sự thay đổi của tỷ lệ C/D. Nó phân tích tác động đến các cơ chế ổn định. Bao gồm ổn định gương hầm, trồi hầm và phá hủy do áp lực. Nghiên cứu thiết lập mối quan hệ giữa tỷ lệ C/D và tỷ lệ độ dày/đường kính (d/D) của vỏ hầm. Đồng thời, xác định áp lực chống đỡ cần thiết. Điều này cung cấp nền tảng cho việc giảm chiều sâu phủ hầm một cách an toàn và hiệu quả.
II. Phân tích Ổn định Hầm Nông và Áp lực Đất Tối thiểu Cần Thiết
Ổn định hầm nông là yếu tố then chốt trong thiết kế và thi công. Nghiên cứu này phân tích ba cơ chế mất ổn định chính. Đó là trồi hầm, ổn định gương hầm và phá hủy do áp lực (blow-out). Tương tác giữa máy đào hầm (TBM) và đất xung quanh được điều tra kỹ lưỡng. Tuy nhiên, luận án không xét đến sự ổn định của bản thân TBM. Mối quan hệ giữa tỷ lệ C/D và tỷ lệ độ dày vỏ hầm/đường kính (d/D) được xác định rõ ràng. Từ đó, luận án suy ra áp lực chống đỡ cần thiết cho các loại đất khác nhau. Các dải áp lực chống đỡ cho TBM cũng được ước tính chi tiết. Những phân tích này giúp đảm bảo ổn định hầm nông trong suốt quá trình đào hầm. Các giải pháp kết cấu chống đỡ hầm hiệu quả dựa trên những thông tin này.
2.1. Các Cơ chế Mất ổn định của Hầm Nông
Ba cơ chế mất ổn định chính được phân tích. Đó là cơ chế trồi, ổn định gương hầm và phá hủy do áp lực. Những cơ chế này đặc biệt quan trọng đối với hầm nông. Đặc điểm của đất mềm ảnh hưởng đáng kể đến các cơ chế này. Việc hiểu rõ giúp dự đoán và ngăn chặn rủi ro. Các phân tích cung cấp khung đánh giá ổn định hầm nông toàn diện.
2.2. Xác định Áp lực Đất Lên Hầm và Tỷ lệ D D
Nghiên cứu suy ra mối quan hệ giữa tỷ lệ C/D và d/D. Tỷ lệ d/D là độ dày vỏ hầm so với đường kính. Các tính toán này giúp xác định áp lực đất lên hầm. Áp lực này thay đổi tùy thuộc vào tỷ lệ C/D và loại đất. Việc hiểu rõ mối quan hệ này là cần thiết cho thiết kế hầm nông tối ưu. Nó đảm bảo an toàn kết cấu và giảm thiểu chi phí.
2.3. Ước tính Áp lực Chống đỡ cho TBM
Các dải áp lực chống đỡ cần thiết cho TBM được ước tính. Áp lực này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định gương hầm. Nó cũng kiểm soát biến dạng đất trong quá trình thi công hầm nông. Việc kiểm soát áp lực chính xác giúp tránh lún bề mặt do đào hầm. Điều này đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận và môi trường xung quanh.
III. Giải pháp Kết cấu Chống đỡ Hầm Nông và Biến dạng Lớp Vỏ
Phân tích kết cấu được thực hiện để đánh giá biến dạng và nội lực của lớp vỏ hầm. Đặc biệt khi tỷ lệ chiều sâu phủ/đường kính hầm (C/D) giảm. Các mô hình thiết kế thông thường không phù hợp cho hầm nông. Điều này do sự khác biệt đáng kể giữa tải trọng ở đỉnh và đáy hầm. Luận án đề xuất một mô hình phân tích kết cấu mới. Mô hình này tính đến sự chênh lệch tải trọng này. Từ đó, các tỷ lệ C/D tối ưu được xác định. Các tỷ lệ này phù hợp với các tỷ lệ d/D khác nhau cho hầm nông trong đất yếu. Giải pháp kết cấu chống đỡ hầm được tối ưu hóa. Điều này giúp kiểm soát biến dạng đất hiệu quả và đảm bảo an toàn. Các đề xuất này cải thiện thiết kế hầm nông trong điều kiện địa chất phức tạp.
3.1. Phân tích Cấu trúc Lớp Vỏ Hầm Nông
Luận án phân tích chi tiết biến dạng và nội lực của lớp vỏ hầm. Các phân tích này tập trung vào ảnh hưởng của việc giảm tỷ lệ C/D. Điều này giúp hiểu rõ hơn về hành vi của kết cấu hầm. Các kết quả cung cấp thông tin quan trọng để tối ưu hóa vật liệu và hình dạng lớp vỏ. Nó cũng xem xét giải pháp kết cấu chống đỡ hầm.
3.2. Mô hình Thiết kế Mới cho Hầm Nông
Một mô hình phân tích kết cấu mới được đề xuất. Mô hình này khác biệt so với các mô hình truyền thống. Nó tính đến sự chênh lệch tải trọng giữa đỉnh và đáy hầm. Điều này rất quan trọng đối với hầm nông. Mô hình mới giúp đánh giá chính xác hơn. Nó cải thiện thiết kế hầm nông, tăng cường ổn định và độ bền của kết cấu.
3.3. Tỷ lệ C D Tối ưu cho Ổn định Kết cấu
Luận án xác định các tỷ lệ C/D tối ưu. Các tỷ lệ này đi kèm với các tỷ lệ d/D khác nhau cho hầm nông. Mục tiêu là đạt được ổn định kết cấu tối đa. Việc tối ưu hóa này cân bằng giữa an toàn và chi phí. Nó cũng giúp giảm chiều sâu phủ hầm mà vẫn đảm bảo hiệu suất. Những phát hiện này hỗ trợ đáng kể cho thiết kế hầm nông.
IV. Kiểm soát Lún Bề mặt và Biến dạng Đất do Đào Hầm Nông
Phân tích chuyển động đất là một phần quan trọng của nghiên cứu. Nó điều tra các khu vực bị ảnh hưởng bởi thi công hầm nông. Đánh giá sơ bộ rủi ro thiệt hại công trình được thực hiện. Điều này thông qua việc khảo sát dịch chuyển đất bề mặt và dưới bề mặt. Các khu vực ảnh hưởng được xác định cho các đường kính hầm khác nhau. Các loại đất khác nhau cũng được xem xét. Kết quả được so sánh với các nghiên cứu gần đây. Nghiên cứu này đóng góp vào việc kiểm soát biến dạng đất. Nó giúp giảm thiểu lún bề mặt do đào hầm. Các thông tin này rất quan trọng. Chúng cần thiết cho việc lập kế hoạch thi công hầm nông trong khu vực đô thị. Chúng cũng cung cấp cơ sở cho các giải pháp kết cấu chống đỡ hầm hiệu quả.
4.1. Đánh giá Khu vực Ảnh hưởng của Đào Hầm
Nghiên cứu xác định các khu vực bị ảnh hưởng bởi quá trình đào hầm nông. Phạm vi ảnh hưởng này thay đổi tùy thuộc vào đường kính hầm và loại đất. Việc đánh giá này cung cấp cái nhìn tổng quan. Nó giúp dự đoán tác động đến môi trường xung quanh. Điều này cần thiết cho quy hoạch đô thị và quản lý rủi ro.
4.2. Phân tích Dịch chuyển Đất Bề mặt và Dưới bề mặt
Dịch chuyển đất bề mặt và dưới bề mặt được phân tích chi tiết. Đây là cơ sở để hiểu lún bề mặt do đào hầm. Dữ liệu này được so sánh với các nghiên cứu hiện có. Việc phân tích giúp xác định mức độ và phạm vi biến dạng đất. Từ đó, đưa ra các biện pháp kiểm soát biến dạng đất phù hợp.
4.3. Đánh giá Rủi ro Thiệt hại Công trình Xây dựng
Đánh giá sơ bộ rủi ro thiệt hại cho các công trình xây dựng được thực hiện. Rủi ro này liên quan đến dịch chuyển đất do đào hầm. Việc xác định các khu vực có nguy cơ cao giúp đề xuất biện pháp phòng ngừa. Điều này là then chốt để đảm bảo an toàn cho cơ sở hạ tầng hiện có. Đồng thời, nó hỗ trợ cho thi công hầm nông an toàn hơn.
V. Đánh giá Tổn thất Thể tích Đất khi Thi công Hầm Nông Hiệu quả
Tổng tổn thất thể tích đất được ước tính tại các vị trí khác nhau. Bao gồm gương hầm, dọc theo TBM và tại đuôi TBM. Nó cũng bao gồm lún cố kết dài hạn. Nghiên cứu kết hợp các mô hình thực nghiệm từ tài liệu. Đồng thời, đề xuất các mô hình mới. Các thành phần tổn thất thể tích được ước tính cho cả giai đoạn thi công ngắn hạn và ảnh hưởng cố kết dài hạn. Kết quả chỉ ra khả năng đạt được 'không tổn thất thể tích' trong thi công hầm nông. Điều này đòi hỏi kiểm soát áp lực chống đỡ cẩn thận. Phát hiện này rất quan trọng. Nó tối ưu hóa thi công hầm nông và kiểm soát biến dạng đất. Điều này đặc biệt hữu ích cho các dự án giảm chiều sâu phủ hầm.
5.1. Ước tính Tổng Tổn thất Thể tích Đất
Luận án ước tính tổng tổn thất thể tích đất. Điều này được thực hiện tại nhiều vị trí: gương hầm, thân TBM và đuôi TBM. Các ảnh hưởng cố kết dài hạn cũng được tính toán. Ước tính này cung cấp bức tranh toàn diện. Nó giúp đánh giá mức độ dịch chuyển vật liệu đất trong quá trình thi công hầm nông.
5.2. Các Thành phần Tổn thất Thể tích Hầm
Các thành phần tổn thất thể tích được ước tính. Chúng bao gồm các tác động ngắn hạn trong thi công. Chúng cũng bao gồm các hiệu ứng cố kết dài hạn. Việc kết hợp các mô hình thực nghiệm và mô hình mới giúp đạt được độ chính xác cao. Điều này rất quan trọng để hiểu rõ nguyên nhân và cách kiểm soát biến dạng đất.
5.3. Khả năng Thi công Hầm Nông Không Tổn thất Thể tích
Nghiên cứu chỉ ra khả năng đạt được thi công hầm nông không tổn thất thể tích. Điều này có thể thực hiện được nếu kiểm soát áp lực chống đỡ cẩn thận. Phát hiện này mở ra triển vọng lớn. Nó giúp giảm lún bề mặt do đào hầm. Đồng thời, nó tăng cường ổn định hầm nông và giảm thiểu tác động môi trường.
VI. Hướng dẫn Thiết kế và Thi công Hầm Nông C D Tối ưu
Nghiên cứu này tổng hợp các phát hiện quan trọng. Các giới hạn và tỷ lệ chiều sâu phủ/đường kính hầm (C/D) tối ưu cho hầm nông được suy ra. Luận án xác định và thảo luận ranh giới của các vùng ảnh hưởng. Các kết quả dựa trên nhiều nghiên cứu điển hình. Ảnh hưởng của các thông số đất đến các khu vực ảnh hưởng cũng được điều tra. Từ các tính toán này, các giới hạn và tỷ lệ C/D tối ưu cho thi công hầm nông được đề xuất. Luận án đưa ra các khuyến nghị và giải pháp. Chúng nhằm cải thiện quá trình thi công hầm nông. Điều này đặc biệt hữu ích cho các dự án giảm chiều sâu phủ hầm. Các hướng dẫn này hỗ trợ thiết kế hầm nông hiệu quả, an toàn. Chúng cũng góp phần vào việc kiểm soát biến dạng đất và giảm lún bề mặt do đào hầm.
6.1. Xác định Giới hạn và Vùng Ảnh hưởng của Hầm Nông
Ranh giới của các vùng ảnh hưởng trong thi công hầm nông được xác định. Các giới hạn và tỷ lệ C/D tối ưu cũng được suy ra. Những kết quả này dựa trên phân tích kỹ lưỡng. Chúng cung cấp thông tin thiết yếu cho lập kế hoạch dự án. Điều này giúp kiểm soát biến dạng đất và đảm bảo an toàn.
6.2. Các Yếu tố Đất ảnh hưởng đến Vùng Ảnh hưởng
Ảnh hưởng của các thông số đất đến các khu vực ảnh hưởng được điều tra. Các yếu tố như loại đất, độ bền và độ cứng đều đóng vai trò quan trọng. Việc hiểu rõ mối quan hệ này giúp điều chỉnh thiết kế hầm nông. Nó cũng cải thiện các giải pháp kết cấu chống đỡ hầm cho từng điều kiện địa chất cụ thể.
6.3. Giải pháp và Khuyến nghị Cải thiện Thi công Hầm
Luận án đề xuất các khuyến nghị và giải pháp cụ thể. Chúng nhằm cải thiện quá trình thi công hầm nông. Các giải pháp này tập trung vào việc tối ưu hóa tỷ lệ C/D. Chúng cũng nhấn mạnh việc kiểm soát áp lực chống đỡ và giảm thiểu lún bề mặt do đào hầm. Các đề xuất này mang lại giá trị thực tiễn cao cho ngành.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (177 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộReducing the cover-to-diameter ratio for shallow tunnels in soft soils Reducing the cover-to-diameter ratio for shallow tunnels in soft soils Proefschrift ter verkrijging van de graad van doctor aan de Technische Universiteit Delft, op gezag van de Rector Magnificus prof. Luyben, voorzitter van het College voor Promoties, in het openbaar te verdedigen op maandag 12 september 2016 om 12:30 uur door Minh Ngan VU Civiel ingenieur Nationale Universiteit van Civiele Techniek, Hanoi, Vietnam, geboren te Hanoi, Vietnam. Dit proefschrift is goedgekeurd door de promotor: prof. Bosch copromotor: dr.
Broere Samenstelling promotiecommissie: Rector Magnificus, voorzitter Prof. Bosch, Technische Universiteit Delft Dr. Broere, Technische Universiteit Delft Onafhankelijke leden: Prof. van Tol, Technische Universiteit Delft Prof.
Vo, Hanoi University of Mining and Geology Prof. Thewes, Ruhr-Universität Bochum Prof. Bezuijen, Universiteit Gent Prof. Rots, Technische Universiteit Delft, reservelid Overige leden: Dr.
Bakker, Technische Universiteit Delft Keywords: tunnelling, stability, tunnel lining, ground movement, volume loss Printed by: Ipskamp Printing, Enschede Copyright © 2016 by M. VU ISBN 978-94-028-0028-9 An electronic version of this dissertation is available at http://repository. All rights reserved. No part of the material protected by this copyright notice may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, includ- ing photocopying, recording or by any information storage and retrieval system, without written consent from the author.
To Mai Lan, Minh Hang and Chinh Duong A BSTRACT Despite the fact that shallow tunnels have the benefits of low short-term construction costs and long-term operational costs primarily due to the shallow depth of the station boxes, the limited understanding of shallow tunnelling in soft soils is an obstacle to the development of shallow tunnels in urban areas. This study carries out a theoretical in- vestigation of the effects of reducing the cover-to-diameter ratio C /D for shallow tunnels in soft soils. In stability analysis, the uplift, face stability and blow-out mechanisms are investigated. This study investigates interactions between the TBM and surrounding soil in tunnelling process, the stability of the TBM is not taken into account.
The relationship between the C /D ratio and the required thickness-to-diameter ratio d /D as well as the required support pressures will be derived in various soils. Ranges of support pressures are also estimated for the TBM. Structural analysis is carried out for the variation of deformations and internal forces of the tunnel lining when reducing the C /D ratio. Since the conventional design models are not suitable in the case of shallow tunnels a new structural analysis model, which includes the difference between loads at the top and at the bottom of the tunnel, is pro- posed.
Optimal C /D ratios with various d /D ratios for shallow tunnels in soft soils are also derived. With respect to ground movement analysis, this research investigates the areas affected by shallow tunnelling with a preliminary assessment of the risk of building damage by investigating surface and subsurface soil displacements. These areas are determined for different tunnel diameters in various soil types and are then compared to recent studies. The total volume loss is estimated at the tunnelling face, along the TBM, at the tail and includes long-term consolidation settlements.
By combining empirical models from the literature and the proposed new models, the volume loss components are estimated both for short-term construction and for the long-term consolidation effects. This shows that a no volume loss is feasible in shallow tunnelling with careful control of the support pressure. The boundaries of the influence zones in shallow tunnelling are identified and discussed on the basis of various case studies. The effects of the soil parameters on the influence areas are also investigated.
From these calculations, the limits and optimal C /D ratios for shallow tunnelling are deduced and recommendations and solutions for improving the shallow tunnelling pro- cess are proposed in this dissertation. vii A CKNOWLEDGEMENTS I consider it an honour to work with Prof.Bosch and Dr. Ir Wout Broere in this research. Johan, your speech at the first meeting about PhD studies has been lived in my mind “You are here not only for your PhD study, the more important achievement is the improvement of yourself”.
It has changed my attitude of the PhD study. I have a special thank for Wout, who has worked patiently with me-a recruit in tunnelling-not only for discussing and assessing to my sudden and strange ideas, but also with special guidance and even English correction. Without your help, I think it would be impossi- ble to write this acknowledgement. Johan and Wout, your guidance and suggestions in research process are really wonderful and I would like to express my profound gratitude and appreciation to you.
The research in this dissertation was supported by the Ministry of Education and Train- ing of Vietnam (Project 322), Hanoi University of Mining and Geology, Geo-Engineering Section and Valorisation Centre in Delft University of Technology. I am very grateful for their support and for the opportunity to carry out this research. For the period of my PhD study, I am grateful for the time spent with roommates and colleagues in the GeoEngineering Section. Patrick Arnold, thanks for your kind help not only on many things in a PhD study such as Latex and Matlab, but also many life prob- lems.
Nor Hazwani Md. Zain, Rafael Rodriguez Ochoa, Rui Rui and Hongfen Zhao who made me feel comfortable. I will remember the time with colleagues in GeoEngineering during BBQ, drinking events and especially, football matches between the United Nation team from Geo-Engineering section and Vietnamese team in TU Delft. For the Vietnamese community in Delft and in the Netherlands, I cannot find words to express my gratitude to you.
I cannot image how I could live in Delft without you. Thanks for the help from Chi and Phuong when I first came here. VDFC is a wonderful football club, I have had many amazing moments in some tournaments. This work would never been completed and perhaps begun without the support from my family.
I would like to thank my papa, mama and my younger sister, Dieu for your support. My wife, Mai Lan, thank you so much for your love, support, encouragement and patience. For my daughter, Minh Hang, it is really happy to see you growing up every morning. Thanks to my son, Chinh Duong who breathes new life into my research.
ix C ONTENTS Abstract vii Acknowledgements ix 1 Introduction 1 1.1 Aims of this research .2 Outline of this dissertation. 4 2 Stability analysis of shallow tunnels 7 2.3 Failure body models .1 Literature review concerning stability of tunnel face .2 Wedge stability model. 37 3 Structural analysis of shallow tunnels 41 3.2 Structural lining design .1 Influence of load and overburden on lining models .2 Influence of ground-lining interaction .3 A case study of Second Heinenoord Tunnel .3 Impacts of overburden on tunnel lining. 58 4 Ground movements and effects on buildings 71 4.2 Ground movement definitions and risk assessment.1 Ground movement definitions .2 Risk of building damage assessment .3 Effects of the C /D ratio on surface settlement.4 Effects of the C /D ratio on subsurface settlement.
89 5 Volume loss in shallow tunnelling 91 5.2 Volume loss at the tunnelling face.3 Volume loss along the shield. 97 xi xii C ONTENTS 5.4 Volume loss behind the shield .1 Volume loss at the tail .2 Volume loss due to consolidation .5 Total volume loss and case studies .1 Total volume loss. 119 6 Impact factors of influence zones 121 6.2 On the variation of influence zones with different categories of damage risk assessment .3 Effects of soil parameters on influence zones. 132 7 Conclusions and Recommendations 135 7.2 Recommendations for future research.
139 Bibliography 141 A Blow-out model 151 A.1 Uniform support pressure .2 Linear support pressure with gradient δp. 153 B Ground movement 155 List of Symbols 157 Summary 161 Samenvatting 163 Curriculum Vitæ 165 1 I NTRODUCTION You are here not only for your PhD study, the more important achievement is the improvement of yourself.Bosch Although tunnels are often designed well below foundation level in urban areas, shallow tunnels have many benefits with regards to the short-term construction costs and the long- term operational expenses. There are, however, limits to shallow tunnelling in urban areas with soft soil conditions, which should be investigated and solved. This chapter provides an overview of the general background to shallow tunnelling, the aims of this research and the outline of this dissertation.
I NTRODUCTION The demand for infrastructure in urban areas is increasing due to economic devel- opments and the growth of urban populations. Even though the construction costs are higher, underground infrastructure is a sustainable and safe construction choice for cities. Tunnels have become an important part of public underground infrastructure all over the world. Tunnel boring machines (TBM) are widely used in the construction of underground in- frastructure in urban areas due to the fact that disturbance at surface level can be re- duced significantly during the construction and their ability to limit settlements and damage to existing buildings.
In an environment with soft overburden, particularly in soft Holocene layers, buildings are generally built on pile foundations. The tunnel is of- ten designed well below the pile tip level. There are two reasons for doing this: to reduce interaction between the tunnelling process and the piles, and to avoid having to drive through old abandoned piles that are still present below the streets. This results in rela- tively deep track tunnels and also in deep station boxes.
1 When the tunnels are located at more shallow levels, above the pile tip level, this largely eliminates the impact on the pile bearing capacity due to the ground movement at the tip of the piles. This then reduces the required depth of the station boxes and therefore also the construction costs. Other benefits are the low operational cost in the long-term and the shorter travelling time from the surface to the platforms. Tunnelling in such conditions is only possible if there are no or hardly any obstacles in the subsurface of the streets.
A shallow tunnel, with a low cover-to-diameter ratio C /D may introduce un- foreseen or new limits, for example related to the face stability, the lining structure or ground movements and the subsequent impact on nearby structures. Also, the stability of the TBM and the tunnelling process may become an issue. For this reason, the focus of this study is on the impact of shallow tunnelling in soft soils. Firstly, the properties of the soil around the tunnel have important effects on the tun- nelling face stability.
With a shallow cover, if the support pressures at the tunnelling face are too small, the tunnelling face will collapse and the soil will move towards the TBM. When the support pressures are too large, this leads to problems of uplift, blow-out or fracturing. Furthermore, the relatively large difference between the support pressures at the top and the bottom of the tunnel and the relatively small bandwidth between the maximum and minimum support pressures, compared to moderate and deep tunnels, should be taken into account. Secondly, reducing the C /D value leads to a change in the overburden load on the tun- nel lining.
A common method used in structural tunnel design has been proposed by Duddeck and Erdmann (1985). Both his continuum model and the model without a re- duction in ground pressures at the crown are valid for moderate and deep tunnels with a depth C ≥ 2D. In shallow tunnels with a C /D ratio of less than 1, the overburden pres- sure on the crown and the invert is significantly different and the loads, which are used in Duddeck’s models, will not be realistic. Thirdly, underground construction in urban areas often leads to negative effects on exist- ing structures on the surface and on subsurface structures.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Minh Ngan Vu (2016). Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne [Luận án tiến sĩ, Technische Universiteit Delft]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-xay-dung-kien-truc/ky-thuat-xay-dung-dan-dung-cong-nghiep/luan-an-reducing-the-covertodiameter-ratio-for-shallow-tunnels-in-soft-soils
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án nghiên cứu giảm tỷ lệ đường kính ngầm cho hầm nông, tối ưu thiết kế kết cấu hạ tầng ngầm.
Luận án "Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Technische Universiteit Delft. Năm bảo vệ: 2016.
Luận án "Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne" thuộc chuyên ngành Civiele Techniek. Danh mục: Kỹ Thuật Xây Dựng Dân Dụng & Công Nghiệp.
Luận án "Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne" có bao nhiêu trang?
Luận án "Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne" có 177 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Luận án reducing the covertodiameter ratio for shallow tunne" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.