Ang presyur sa mga tunel naglangkob sa (sl. 1):
Sl. 1. Ang mga puwersa sa presyur nga naglihok sa tunel
a) sa bertikal nga presyur P sa tuktok, nga gitawag nga presyon sa tuktok,
b) sa horizontal nga presyur S, nga gitawag og side pressure,
c) mga reaksyon sa ubos A, gitawag nga presyur sa ubos.
Ang gidak-on sa presyur sa yuta sa tunel naglihok sa hilabihan ka lapad nga mga utlanan. Sa sinugdan, sa panahon sa pagbuto sa tunel, ang presyur sa bukid medyo gamay ug gikan sa 0 hangtod sa 0,50 kp/cm2, apan human sa pagbuto kini motaas ug molihok gikan sa 0,8 hangtod sa 12,0 kp/cm2, depende sa klase sa yuta ug sa iyang pisikal nga mga kinaiya, sa gitas-on sa mga sapaw ibabaw sa tunel ug sa gidak-on sa mga lihok sa yuta nga motungha isip resulta sa presyur sa ibabaw nga mga sapaw. Tungod sa pagsalig sa lain-laing mga hinungdan, ang pagdetermina sa presyur sa bukid sa tunel labi nga lisod, busa pinaagi sa teorya dili matino ang tukmang bili sa presyur sa yuta, kondili ang duol-duol lamang. Batok sa aksyon sa presyur sa yuta sa profile sa tunel, mosukol ang sulod nga resistensya sa yuta. Kung ang yuta diin gihimo ang tunel naglangkob sa lig-on ug compact nga bato, ang presyur sa profile sa tunel dili dako, tungod kay ang gibug-aton sa mga sapaw ibabaw sa tunel gipas-an sa shear stress sa lig-on nga bato. Sa maong kaso, dili kinahanglan buhaton ang lining sa tunel ni ang suporta sa panahon sa pagbuto sa tunel, busa mawala usab ang panginahanglan sa pagdetermina sa presyur sa yuta sa profile sa tunel.
Sa dili kompakt ug marupok nga mga bato, ang presyur tungod sa gibug-aton sa ibabaw nga mga sapaw sa profile sa tunel mahimong molabaw sa kusog sa maong mga bato, ug tungod niini mahitabo ang pagkabungkag sa yuta ug kusog nga mga deformasyon sa profile sa tunel. Sa ingon nga mga kaso kinahanglan buhaton ang temporaryong suporta samtang giukab ang tunel, ug dayon ang lining sa tunel nga mosukol sa presyur sa kabukiran ug ipasa kini pinaagi sa pundasyon ngadto sa ubos nga mga sapaw.
Sa lig-ong yuta, ang sulod nga resistensya gilangkuban sa cohesión ug friksiyon, samtang sa luag nga yuta kini gilangkuban lamang sa friksiyon nga walay cohesión. Bisan pa niana, tungod sa mausab-usab nga kantidad sa cohesión ubos sa impluwensya sa kaumog, ingon man sa pagkahimong sapaw-sapaw sa yuta nga lainlain ang komposisyon, ang cohesión dili ikonsiderar isip sulod nga resistensya, busa bisan sa lig-ong yuta ang kalkulasyon gihimo lamang uban sa sulod nga friksiyon. Busa, sa kining duha ka ulahing kahimtang, gikinahanglan ang tunnel lining, nga nagpasabot nga kinahanglan tukion ang presyur sa yuta sa tunnel.
Alang sa pagtino sa gidak-on sa presyur sa yuta sa tunel, anaa ang mosunod nga mga pagtuo:
-
Ang pagtuo nga ang presyur sa yuta motaas nga proporsyonal sa giladmon
-
Pagtuo nga nakabase sa mga balaod sa balanse sa mga hinuktot nga lawas
-
Pangagpas sa pagporma sa arko sa pagpakunhod sa karga sa yuta
-
Pagpangagpas nga gibase sa mga balaod sa elasticity.
Ang pagpanamkon nga ang presyur motubo nga proporsyonal sa giladmon
Sumala niini nga palagay, sa arko sa tunel (sl. 2) naglihok ang tuktok nga presyur P tungod sa gibug-aton sa yuta sa tibuok gihabogon ibabaw sa tunel hangtod sa nawong sa yuta, ug sa gilapdon sa gibuslot nga tunel b. Busa, ang tuktok nga presyur mao ang
P = γ bt [Mp/m]
diin ang γ mao ang volumetric nga gibug-aton sa mga sapaw sa yuta ibabaw sa tunel [Mp/m3], t mao ang kahitas-on sa mga sapaw sa yuta ibabaw sa tunel [m].
Kini nga pagtuo gamiton lamang sa mga espesyal nga kaso, sama pananglit kung ang yuta sa ibabaw sa tunel binuhat sa lapok nga halos walay sulod nga internal nga pagsukol, o sa kaso sa koherent ug dili koherent nga yuta sa ilalom sa tubig sa yuta, kung ang pagsukol sa yuta mas gamay kaysa sa epekto sa gibug-aton sa yuta.
Ingon ani nga mga kaso talagsa ra sa praktis ug giisip nga espesyal nga mga kaso. Sa tanang ubang kaso, kon mahimong isipa ang internal nga resistensya sa yuta, ang pagtino sa pressure sa yuta sa mga tunel sumala niini nga pananglit dili makatarunganon, kay kini naghatag og mas dako nga pressure kaysa sa tinuod.
Sl. 2. Pagtino sa presyur sa yuta sa tunel ubos sa pagpananghid nga ang presyur mosaka proporsiyonal sa giladmon
Pangagpas nga nakabase sa mga balaod sa balanse sa mga madulon nga lawas
Sl. 3. Pagtino sa presyur sa yuta sa tunel sumala sa pangagpas nga gibase sa mga balaod sa balanse sa mga madunot nga lawas
Subay niini nga pagtuo, gitan-aw ang uga nga marupok nga yuta ug giila nga ang presyur sa arko sa tunel mas gamay kaysa sa gibug-aton sa prisma ABA’B’ tungod sa epekto sa puwersa sa friction sa patindog nga mga nawong AA’ ug BB’ (hul. 3).
Sa maong pangagpas gibase ang daghang mga pormula alang sa pagkalkula sa pressure sa arko sa tunel, sama sa Forcheimer, Bierbaumer, ug Engesser.
Ang kinatibuk-ang gibug-aton sa yuta ibabaw sa vault sa tunel mao ang W= γ bt, apan ang prisma ABA’B’ dili makaligid paubos nga gawasnon, kay ang pagkaligid niini supakán sa pagkiskis sa materyal sa mga nawong AA’ ug BB’. Kon ang o mao ang anggulo sa sulod nga pagkiskis sa yuta ibabaw sa vault sa tunel, ang koepisyente sa pagkiskis mao ang tg o, ug ang normal nga presyur sa nawong sa pagkiskis mao gyud ang kilid nga puwersa E, ang aktibong presyur sa yuta sa mga nawong AA’ ug BB’. Busa sa matag usa niining mga nawong naglihok ang puwersa sa pagkiskis
Q = Ea tg_ϕ._
Ang presyur P sa arko sa tunel, ang presyur sa taluktok, mao
Ang aktibong presyong yuta gikuwenta sumala kang Rankine
Ea = ½ γt2 tg2(45o – ϕ/2)
Ang pagtino sa pressure sa yuta sa tunel sumala niini nga pangagpas panagsa ra buhaton ug sa pipila lamang ka kaso, sama pananglit kung ang kataas sa mga sapaw sa yuta sa ibabaw sa tunel gamay ra, aron dili maporma ang arko sa pagpagaan.
Pangagpas sa pagporma sa arko sa pagpakunhod sa karga
Sumala niini nga pamaagi, sa matag koherent ug dili-koherent nga yuta, gawas sa lapok, sa ibabaw sa tunel maporma ang arko sa kahupayan, busa sa profile sa tunel molihok lamang ang materyal nga anaa ilalom niining arko, samtang ang mismong arko nagpabilin sa balanse tungod sa arko nga epekto, nga napamatud-an sa mga eksperimento sa luag nga balasnong yuta. Alang sa pagtino sa presyur sa yuta sa tunel sumala niini nga pangagpas adunay daghang pamaagi, diin ang labing nailhan mao ang sa Kommerell ug Protođakonov. Sumala sa pamaagi sa Kommerell, giangkon nga ang arko sa kahupayan adunay porma sa semi-elipse, ug sumala sa Protođakonov, porma sa parabola.
Pamaagi ni Kommerell sa semi-ellipse sa presyong
Sumala niini nga pamaagi, gidawat nga ang gitas-on sa kalbong sa pagpahupay h nagsalig sa gilapdon sa tunel ug sa anggulo sa sulod nga friction sa yuta diin ang tunel gibungkag (sl. 4). Ang gitas-on sa kalbong sa pagpahupay h mahimong matino pinasikad sa pormula:
h = 100_a_/p
diin ang a mao ang pag-ubos sa suportang istruktura gikan sa pagsugod sa pag-ukab sa tunel hangtod sa natapos nga pagpamason sa tunel nga lining, ug ang p mao ang permanente nga pagkahimulag sa yuta.
Hul. 4. Pagdeterminar sa presyong yuta sa tunel sumala sa pamaagi sa semi-ellipse sa presyong
Sa paborableng mga kahimtang dawaton ang a = 10 – 15cm, sa dili paborableng a = 15 – 40cm, sa hilabihang dili paborableng a = 40 – 70cm.
Ang permanente nga kaluag sa yuta p gitino sa nahukay nga yuta sa tunel sa % human sa pagkalot ug balik nga pagpamugos. Ang mga bili sa p anaa sa mga limit nga gihatag sa lamesa 1.
Apan bisan kung ang pormula sa ibabaw sagad kaayo nga gigamit sa praktis, giisip kini nga dili motakdo sa kamatuoran. Ang pag-ukdol a walay absolutong bili, kondili sa usa ka parehas nga materyal nagkalahi sumala sa klase sa substructure. Kon ang substructure puthaw, mas gamay ang pag-ukdol; kon kahoy, mas dako ang pag-ukdol. Alang sa normal nga mga profile sa tunel sa mga dalan sa riles ug sa mga karsada, gidawat nga alang sa gitas-on sa sapaw sa yuta ibabaw sa tunel t > 20 m ang gitas-on sa arko sa pagluwas sa karga h=20 m.
Puwersang lateral. Sumala kang Kommerell, ang lateral nga puwersa motungha tungod sa epekto sa gibug-aton sa prisma sa yuta ABC (sl. 4), nga gigapos sa mga kilid sa sliding surface AC ug sa bertikal nga eroplano sa tunel AB, samtang sa ibabaw kini gikargahan sa gibug-aton sa prisma sa yuta CBG. Sa niini dawaton nga ang aktibong prisma sa yuta gigapos sa ibabaw sa pinahigda nga nawong CB sa eroplano sa tumoy sa arko sa tunel
Lamesa 1. Gibanabana nga mga kantidad sa yuta p sa %
Kay ang eroplano AB bertikal, ang eroplano CB pahalang, gituohan nga adunay kaso sa Rankine sa presyur sa yuta, ug nga ang direksiyon sa aktibong presyur sa yuta E pahalang. Sumala kang Rankine, ang kahilis sa sliding surface AC ngadto sa pahalang naa sa anggulo α=45o+ϕ/2, ang aktibong presyur sa yuta Ea mao ang
Ea = ½ _γh_2tg2(45o-ϕ/2),
diin ang γ mao ang unit weight sa yuta sa Mp/m3, h mao ang gitas-on sa retaining wall sa m, ϕ mao ang anggulo sa internal friction sa yuta.
Samtang ang aktibong prismang yuta ABC gi-karga gikan sa ibabaw pinaagi sa kabug-at sa prismang CBG, sa niini nga kaso alang sa gitas-on sa tunel h’
Ea = ½ γ h’ 2tg2(45o-ϕ/2),
diin ang γ1 = γ + 2p/h’
diin ang p = Q/CB = Q/h’tg(45o- ϕ/2)
Ang gibug-aton Q makuha isip kalainan sa gibug-aton W sa ikaupat nga bahin sa elipse sa presyur CEF ug sa gibug-aton W1:Q = W – W1.
Ang gibug-aton W makuha gikan sa area A sa ika-kuatro sa elipse ug sa bulk nga gibug-aton sa yuta γ, W = Aγ. Ang area A makuha base sa equation sa area sa elipse: A = h·e·π/4
Sa pagsulod sa bili sa p sa ekwasyon para sa Ea makuha nato:
Ea = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2) + Q tg(45o-ϕ/2).
Presyon sa tuktok. Tungod kay simetriko ang vault sa pagpagaan may kalabotan sa bertikal nga asoy, mahimo kining kuwentahon ang presyon sa tuktok alang sa katunga sa profile sa tunel. Ang gibug-aton sa W1 yutang prisma BEFG alang sa gitas-on sa tunel 1,00 m mao ang:
W1 = (z+h)/2 · b/2 · 1,00 · γ
Niining ekwasyonha, tanan nailhan gawas sa z, nga atong gitino base sa ekwasyon sa elipse (sl. 5): b2x2 + a2y2 = b2a2. Sa among kaso, b=e; a=h; x=z;
Ihul. 5. Pagdeterminar sa presyur sa tag-as sa tunel pinaagi sa pamaagi sa kalahating elipse sa karga
Hul. 6. Presyur sa tiil p ilawom sa suhay
Presyur sa base. Tungod kay gidawat nga ang presyur sa base A pareho sa presyur sa tagaytay P, busa ang gidak-on niini natino na.
Kung ang profile sa tunel adunay salog nga arko, ang presyur sa ilawom sa tunel p mao: p = P/(b·1,00m) [Mp/m2].
Apan kon kini lig-on ug adunay igo ka dako nga kapasidad sa pagdala, ang karga sa tagaytay P ipasa sa yuta pinaagi sa mga suporta nga may gilapdon d (sl. 6), busa ang karga sa base ilalom sa mga suporta mao ang: p = P/(2d·1,00m) [Mp/m2].
Gipahinumdom nga sa kini nga kaso kinahanglan himuon ang pagsusi sa yuta ug pagtino sa kapasidad sa pagdala ug pagkalubog sa yuta, kay nahitabo na nga ang kapasidad sa yuta mas ubos kaysa sa pressure sa base, nga mitultol sa depermasyon sa tunel nga sapaw ug sa pagkalubog sa tibuok tunel.
Pagpanagna nga gibase sa mga balaod sa elastisidad
Sa bag-ohay nga panahon mitungha ang usa ka bag-ong pangagpas nga ang yuta tagdon isip usa ka homohenong elastikong isotropikong lawas nga mahimong ipatuman ang mga balaod sa elastisidad. Sumala niini nga pangagpas, ang elastikong mga aksis sa yuta gipadayag pinaagi sa iyang modulus sa elastisidad E ug sa koepisyente ni Poisson µ nga nagdepende sa pisikal nga mga kinaiya sa yuta. Apan sa tinuod, ang yuta dili isotropiko, kondili anizotropikong masa, nga ang mga kantidad sa modulus E ug sa koepisyente µ mausab uban sa giladmon. Bisan pa niini nga pagkalahi, ang pagpadapat sa teorya sa elastisidad alang sa pagtino sa pressure sa yuta adunay dakong siyentipikong interes ug mga panglantaw alang sa umaabot nga mga pagsusi.
Pagsusi sa kalig-on sa tunel nga panapton ilalom sa aksyon sa presyur sa yuta
Alang sa pagsusi sa kalig-on sa tunel nga sapaw, pili-on ang cross-section sa sapaw, ug mapuslanon ang paggamit sa mga pananglitan sa mas sayo nang natukod nga mga tunel ubos sa susamang mga kondisyon sama sa sa giingong kaso, nga nagpabilin sa maayo nga kahimtang, o kaha ang cross-section sa tunel nga sapaw itakda pinaagi sa usa ka empirikal nga pamaagi (sl. 7a). Ang napiling cross-section sa tunel nga sapaw bahinon ngadto sa mga lamela nga kutob sa mahimo pareho og gilapdon Δs. Alang sa matag lamela, itakda ang bertikal ug kilid nga presyur, ingon man ang gibug-aton mismo sa lamela.
Ang bertikal nga pressure PG sa lamela alang sa gitas-on sa tunel 1,00 m (fig. 7a) makuha base sa pormula:
PG = (y1+y2)/2 · Δ_x_·1,00·γ
Fig. 7. Pagdetermina sa presyur sa yuta sa tunel sumala sa pamaagi ni Kommerll
Ang lateral pressure gilangkuban sa yutang pressure Eh, sa profile sa tunel nga adunay gitas-on h’ ug sa pressure Ea tungod sa impluwensya sa karga Q
Eh’ = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2); Ea = Q tg(45o-ϕ/2).
Aron matino ang mga lateral nga presyur Eh sa tagsa-tagsa ka mga lamela sa sapaw, ibutang ang diagram sa lateral nga presyur (7a) base sa mga ekwasyon:
Ang mga puwersa PG ug Eh molihok sa mga axis sa tagsa-tagsa ka lamela.
Dugang pa, determinado usab ang gibug-aton sa lining lamella PZ, nga molihok sa iyang sentro sa gibug-aton, ug makit-an ang resultant R sa tanang puwersa sa maong lamella (sl. 7b). Sa maong paagi, matino ang mga resultant R1, R2, R3 para sa tanang lamella (sl. 8a), nga igasentro sa force plan (sl. 8b), ug makuha ang resultant Rn. Dayon gikan sa bisan unsang pole O igagawas ang mga ray ug igidrowing ang unang support line ac. Base sa kahimtang nga ang arko anaa sa balanse kung ang horizontal nga presyur sa arko H, ang resultant sa presyur sa yuta sa tunnel _R_n ug ang base pressure A motabok sa usa ka punto, makuha nato ang intersection point S. Kung kini nga punto iugnay sa sentrong punto sa koneksyon sa arko sa iyang abutment, makuha ang direksyon sa bag-ong base pressure A1. Kung atong itakdo ang mga puwersa Rn, A1 ug H sa bag-ong force plan (sl. 8c), makuha nato ang kantidad sa H ug ang bag-ong pole O1 gikan diin atong kuhaon ang bag-ong mga ray ug ang ikaduhang support line ac’.
Hulagway 8 Plano sa mga pwersa ug suportang linya sa yutang presyur sa tunel
Sumala sa nakuha nga bag-ong linya sa suporta, ang cross section sa lining sa tunel gi-adjust, ug ang linya sa suporta kon kinahanglan, gitukod pag-usab bisan sa ikatulong higayon. Ang tumong mao ang pag-adopta sa maong porma sa lining sa tunel nga ang axis niini motakdo sa linya sa suporta. Sa maong kahimtang, ang mga tensyon sa pagpit-os ra ang naghari sa lining. Ang tensyon sa pagpit-os nga motungha sa bisan unsang cross section n – n sa lining sa tunel (fig. 8), makuha gikan sa pormula
diin ang N mao ang normal nga komponente sa resulta nga Rn sa seksiyon sa lining n – n , nga makuha gikan sa plano sa mga kusog alang nianang seksiyon; d ang gibag-on sa tunnel lining sa seksiyon n – n; e ang eksentrisidad sa makasulong nga kusog N sa samang seksiyon.
Ang compressive stress σ kinahanglan mas gamay kaysa sa gitugot nga stress sa sapaw. Alang sa mga arko sa tunel nga hinimo sa reinforced concrete giisip nga kining paagiha dili igo ang katukma, busa girekomendar ang pamaagi ni Spangerberg.