Nrụgide n’ime tunnels nwere akụkụ ndị a (sl. 1):
Sl. 1. Ike nrụgide na-arụ na tunnel
a) nke nrụgide kwụ ọtọ P n’elu, nke a na-akpọ nrụgide n’isi ugwu,
b) nrụgide kwụ ọtọ S, nke a na-akpọ nrụgide akụkụ,
c) mmeghachi omume n’ala A, a na-akpọ mkpali n’ala.
Nha nrụgide ala na tunnel na-adị n’ọtụtụ oke sara mbara. N’mbido, n’oge a na-egbupụta tunnel, nrụgide ugwu dị obere ma na-adị site na 0 ruo 0,50 kp/cm2, ma mgbe e gbuchara ya, ọ na-abawanye ma na-adị site na 0,8 ruo 12,0 kp/cm2, dabere n’ụdị ala na njirimara anụ ahụ ya, ịdị elu nke oyi akwa dị n’elu tunnel na nha mmegharị n’ala nke na-apụta n’ihi nrụgide nke oyi akwa dị n’elu. N’ihi na ọ dabere n’ihe dị iche iche, ịkọwa nrụgide ugwu na tunnel na-esiri ike nke ukwuu, nke mere na n’ụzọ usoro echiche enweghị ike ikpebi uru kpọmkwem nke nrụgide ala, kama naanị uru dị nso. Nguzogide ime ala na-eguzogide mmetụta nrụgide ala na profaịlụ tunnel. Ọ bụrụ na ala ebe a na-arụ tunnel ahụ bụ nkume siri ike ma kpọmkwem, nrụgide na profaịlụ tunnel adịghị ukwuu, n’ihi na ibu nke oyi akwa dị n’elu tunnel na-abanye n’ime nrụgide ịkpụ nke nkume siri ike. N’ọnọdụ dị otu a, ọ dịghị mkpa ịrụ akpụkpọ tunnel ma ọ bụ nkwado n’oge egbupụta tunnel, ya mere mkpebi nrụgide ala na profaịlụ tunnel adịghịkwa mkpa.
N’ala ma ọ bụ nkume na-adịghị kọmpat ma na-adị mfe ịgbaji, nrụgide sitere n’ibu nke akụkụ elu n’elu profaịlụ ọdụ ụgbọ mmiri nwere ike ịgafe ike nke ụdị ala ndị a, nke na-eduga n’ịgbaji ala na mmegharị siri ike n’ime profaịlụ ọdụ ụgbọ mmiri. N’ọnọdụ ndị a, a ga-arụ nkwado n’oge a na-egbupụta ọdụ ụgbọ mmiri, ma mgbe e mesịrị a ga-arụ mkpuchi ọdụ ụgbọ mmiri nke ga-eguzogide nrụgide ugwu ma nyefee ya site na fundament gaa n’akụkụ ala dị ala.
N’ala jikọtara ọnụ, nguzogide ime bụ nke jikọtara ọnụ na ntụpọ, ebe n’ala na-ejikọtaghị ọnụ ọ bụ naanị ntụpọ na-enweghị jikọtara ọnụ. Agbanyeghị, n’ihi mgbanwe uru nke jikọtara ọnụ n’okpuru mmetụta nke mmiri, yana n’ihi ịdị n’ọkwa ala nke mejupụtara dị iche iche, a naghị ewere jikọtara ọnụ dị ka nguzogide ime, ya mere ọbụna n’ala jikọtara ọnụ a na-agbakọ naanị ntụpọ ime. N’ihi ya, n’ime ikpe abụọ ikpeazụ ndị a, mkpuchi ọdụ ụgbọ mmiri dị mkpa, nke pụtara na a ga-ekpebi nrụgide ala n’elu ọdụ ụgbọ mmiri.
Maka ikpebi ịdị ukwuu nke nrụgide ala na tunnel, e nwere echiche ndị a:
-
Echiche na nrụgide ala na-abawanye n’ụzọ kwekọrọ na omimi
-
Ntụgharị echiche dabere na iwu nhata nke ihe na-adaba ada
-
Nkọwa banyere imepụta mgbidi na-ewepụ ibu n’ime ala
-
Nkọwa dabere na iwu nke ịdị elastik.
Nchebara echiche na nrụgide na-abawanye n’otú kwekọrọ na omimi
Dabere na echiche a, n’elu mkpuchi nke ọwara ahụ (sl. 2) nrụgide n’elu P na-arụ ọrụ n’ihi ịdị arọ ala n’ogologo dum dị n’elu ọwara ruo n’elu ala, ma n’obosara ọwara e kpughere b. Ya mere, nrụgide n’elu bụ
P = γ bt [Mp/m]
ebe γ bụ ibu olu nke oyi akwa ala dị n’elu tunnel [Mp/m3], t bụ ịdị elu nke oyi akwa ala dị n’elu tunnel [m].
A na-anabata echiche a naanị n’ọnọdụ pụrụ iche, dịka ọmụmaatụ mgbe ala dị n’elu ụlọmgbọm ahụ bụ uzuzu mmiri, nke fọrọ nke nta ka ọ ghara inwe nguzogide ime, ma ọ bụ site na ala jikọrọ ọnụ na nke na-enweghị njikọ n’ime mmiri dị n’okpuru ala, mgbe nguzogide ala dị obere karịa mmetụta nke ibu ala.
Ụdị ikpe dị otu a adịghị ọtụtụ n’omume, a na-emeso ha dịka ikpe pụrụ iche. N’ọzọ niile, mgbe a pụrụ ịtụ anya nguzogide ime nke ala, ịchọpụta nrụgide ala na tunnels site n’okwu echiche a abụghị ihe ziri ezi, n’ihi na ọ na-enye nrụgide ka ukwuu karịa nke bụ eziokwu.
Sl. 2. Nchọpụta mkpali ala na ọdụ ụgbọ oloko n’okwu a na-ewere na nrụgide na-arị elu n’usoro kwekọrọ na omimi
Echiche dabere na iwu nguzozi nke ahụ na-adaghachi
Sl. 3. Ihazi nrụgide ala na tunnel site na echiche dabere na iwu nhata nke ihe na-agbajikwa
Dị ka echiche a si kwuo, a na-atụle ala akọrọ nke na-agbaji ngwa ngwa, a na-ewerekwa na nrụgide n’elu arches nke ọdụ ụgbọ mmiri dị obere karịa ịdị arọ nke prism ABA’B’ n’ihi mmetụta nke ike ngwunye n’elu akụkụ kwụ ọtọ AA’ na BB’ (sl. 3).
A na-adabere ọtụtụ usoro maka ịgbakọ nrụgide na okpokoro ụlọ nkwari akụ na echiche a, dịka nke Forcheimer, Bierbaumer na Engesser.
Ibu mkpokọta nke ala dị n’elu ọnụ ụlọ nke tunneli bụ W= γ bt, mana prism ABA’B’ agaghị enwe ike ịsọ n’ala n’efu, n’ihi na esemokwu nke ihe ndị ahụ n’elu AA’ na BB’ ga-emegide ịsọ a. Ọ bụrụ na o bụ akụkụ nke esemokwu ime nke ala dị n’elu ọnụ ụlọ tunneli, coefisient esemokwu bụ tgo, ma nrụgide nkịtị n’elu esemokwu bụ n’eziokwu ike akụkụ E, nrụgide ala na-arụ ọrụ n’elu AA’ na BB’. N’ihi ya, ike esemokwu na-arụ ọrụ n’elu nke ọ bụla n’ime elu ndị a
Q = Ea tg_ϕ._
Nrụgide P na olu ụlọ túnél, nrụgide n’elu ridge, bụ
A na-agbakọ nrụgide ụwa na-arụ ọrụ dịka Rankine si kwuo
Ea = ½ γt2 tg2(45o – ϕ/2)
Ịkọwa nrụgide ala na tunnel site n’echiche a na-eme ya obere oge ma naanị n’ọnọdụ ụfọdụ, dịka ọmụmaatụ mgbe ịdị elu nke akwa ala n’elu tunnel dị nta, nke mere na a pụghị ịmepụta arch nke ibelata ibu.
Nkọwa banyere imepụta mgbidi na-ewepụ ibu
Dị ka usoro a si dị, n’ala ọ bụla nwere njikọta na nke na-enweghị njikọta, ewezuga na apịtị, n’elu tunnel a na-emepụta ụbọchi nke na-ewepụ nrụgide, nke mere na naanị ihe dị n’okpuru ụbọchi ahụ na-arụ ọrụ n’elu profaịlụ tunnel, ebe ụbọchi n’onwe ya na-anọ n’ime nguzozi n’ihi ọrụ arched, ihe a gosipụtara site n’ule n’ala ájá na-adịghị sie ike. Maka ikpe nrụgide ala na tunnel dịka echiche a, e nwere ọtụtụ ụzọ, n’ime ha ndị kacha mara amara bụ nke Kommerell na Protođakonov. Dị ka usoro Kommerell si dị, a na-ewere na ụbọchi nke na-ewepụ nrụgide nwere ọdịdị ọkara elliptik, ebe n’usoro Protođakonov ọ nwere ọdịdị parabola.
Usoro Kommerell nke ọkara ellips nke nrụgide
Dị ka usoro a si kwuo, a na-ewere na ịdị elu nke dome mgbapụta h dabere na obosara nke ọwara nakwa n’akụkụ ntụgharị nke esemokwu ime n’ala a na-egwu ọwara n’ime ya (sl. 4). Enwere ike ikpebi ịdị elu nke dome mgbapụta h dabere na usoro a:
h = 100_a_/p
ebe a bụ ntapụsị nke nkwado ala site na mmalite igwu ọwa ruo mgbe e mechara ịrụ mgbidi lining nke ọwara, p bụ ịdị nro na-adịgide adịgide nke ala.
Sl. 4. Ikwu nrụgide ala na tunnel site na usoro ọkara ellips nke nrụgide
N’okpuru ọnọdụ ọma a na-ewere a = 10 – 15cm, n’okpuru ọnọdụ adịghị mma a = 15 – 40cm, n’okpuru ọnọdụ dị ezigbo njọ a = 40 – 70cm.
Mkpọtụrịta ala na-adịgide adịgide p na-ekpebi na ala a gwupụtara nke ọwara n’ụzọ % mgbe a gwuchara ma kpọchiegharịa ya. Ụkpụrụ maka p dị n’ókè e nyere na tebụl 1.
Ma ọbụna ma ọ bụrụ na a na-eji usoro dị n’elu eme ihe ugboro ugboro n’omume, a na-ewere na ọ naghị kwekọọ na eziokwu. Ndakpu n’onwe ya enweghị uru zuru oke, kama n’otu ihe ahụ ọ na-adị iche dabere n’ụdị nkwado ala. Ọ bụrụ na nkwado ala bụ ígwè, ndakpu na-adị ntakịrị; ma ọ bụrụ na ọ bụ osisi, ndakpu na-adị ukwuu. Maka profaịlụ nkịtị nke ọwara n’okporo ụzọ ụgbọ oloko na n’okporo ụzọ, a na-ewere maka ịdị elu nke oyi akwa ala n’elu ọwara t > 20 m na ịdị elu nke mgbidi na-enyere aka ibupu ibu h=20 m.
Nrụgide akụkụ. Dị ka Kommerell si kwuo, nrụgide akụkụ na-apụta n’ihi ọrụ nke ịdị arọ prọzma ala ABC (sl. 4), nke nwere oke n’akụkụ site n’elu mgbada AC na plane kwụ ọtọ nke tunnel AB, ebe n’elu ya a na-ebu ibu site n’ịdị arọ prọzma ala CBG. N’ime nke a, a na-ewere na prọzma ala na-arụ ọrụ nwere oke n’elu site n’elu kwụ ọtọ CB n’elu nke ọnụ vault nke tunnel
Tabl. 1. Uru dị nso nke ala p na %
N’ihi na osisi AB kwụ ọtọ, ma osisi CB kwụ n’elu, a na-ewere na ọnọdụ nrụgide ala nke Rankine dị, nakwa na ntụziaka nke nrụgide ala na-arụ ọrụ E kwụ ọtọ. Dị ka Rankine si kwuo, mkpọda elu ịkpụgharị AC n’ihe metụtara kwụ ọtọ bụ n’akụkụ α=45o+ϕ/2, nrụgide ala na-arụ ọrụ Ea bụ
Ea = ½ _γh_2tg2(45o-ϕ/2),
ebe γ bụ ịdị arọ olu nke ala na Mp/m3, h bụ ịdị elu nke mgbidi nkwado na m, ϕ bụ akụkụ nke esemokwu ime nke ala.
Ka prizm ala na-arụ ọrụ ABC na-eburu ibu site n’akụkụ elu ya ịdị arọ prizm CBG, n’ọnọdụ a ọ ga-abụ maka ịdị elu nke ọwara h’
Ea = ½ γ h’ 2tg2(45o-ϕ/2),
ebe γ1 = γ + 2p/h’
ebe p = Q/CB = Q/h’tg(45o- ϕ/2)
Arọ Q na-enweta dịka ọdịiche dị n’etiti arọ W nke otu ụzọ n’ime ellipse nrụgide CEF na arọ W1:Q = W – W1.
A na-enweta ibu W site na mpaghara A nke akụkụ nke ellipse na ibu olu ala γ, W = Aγ. A na-enweta mpaghara A dabere na usoro maka mpaghara ellipse: A = h·e·π/4
Mgbe anyị tinyere uru maka p n’ime nha maka Ea, anyị na-enweta:
Ea = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2) + Q tg(45o-ϕ/2).
Nrụgide n’isi ugwu. Ebe ọ bụ na arched nke ntọhapụ dị symmetrical n’ihe gbasara axis kwụ ọtọ, a pụrụ ịgbakọ nrụgide n’isi ugwu maka ọkara profaịlụ nke ọwara. Ibu nke W1 prism ala BEFG maka ogologo ọwara 1,00 m bụ:
W1 = (z+h)/2 · b/2 · 1,00 · γ
N’ime nha a, ihe niile bụ ama ama e wezụga z, nke anyị na-ekpebi dabere na nha ellipse (sl. 5): b2x2 + a2y2 = b2a2. N’ihe anyị nwere, b=e; a=h; x=z;
Sl. 5. Nchọpụta nrụgide n’elu okirikiri nke tunel site n’ụzọ ọkara ellipse nke ibu
Sl. 6. Mkpali nrụgide p n’okpuru nkwado
Nrụgide n’okpuru. Ebe ọ bụ na a na-anabata na nrụgide n’okpuru A hà nrụgide n’ọnụ P, ya mere nnukwu ya akwapụtara.
Ọ bụrụ na profaịlụ ọwara nwere vault n’okpuru ụkwụ, nrụgide na ala ọwara p bụ: p = P/(b·1,00m) [Mp/m2].
Agbanyeghị, ọ bụrụ na ọ siri ike ma nwee ikike ibu zuru ezu, ibu n’elu ridge P a na-ebufe ya site n’akụkụ nkwado nke obosara d gaa n’ala (sl. 6), ya mere nrụgide n’okpuru nkwado bụ: p = P/(2d·1,00m) [Mp/m2].
A na-akọwa na n’ọnọdụ a ọ dị mkpa ime nyocha ala na ikwenye ike ibu na ịdịda ala, n’ihi na ọ na-eme mgbe ụfọdụ na ike ibu ala dị ala karịa nrụgide nkwado, nke na-eme ka mkpuchi ọwara gbanwee ma ọ bụrụkwa na ọgba n’ala dum daa.
Nkwenye dabere na iwu elasticity
N’oge na-adịbeghị anya, e pụtara echiche ọhụrụ, ka a na-ele ala anya dị ka ahụ isotropic na-agbanwe agbanwe nke yiri otu, nke a pụrụ itinye iwu elasticity n’ọrụ na ya. Dika echiche a si dị, ogwe elastic nke ala na-apụta site na modul elasticity ya E na ọnụọgụ Poisson µ nke dabere n’ihe anụ ahụ nke ala ahụ. Otú ọ dị, n’eziokwu, ala abụghị isotropic, kama ọ bụ nnukwu ihe anizotropic, nke uru modul E na ọnụọgụ µ na-agbanwe na omimi. N’agbanyeghị ọdịiche a, itinye echiche elasticity n’ịchọpụta nrụgide ala nwere nnukwu mmasị sayensị na atụmanya maka nyocha n’ọdịnihu.
Nnyocha nkwụsi ike nke mkpuchi tunnel n’okpuru mmetụta nke nrụgide ala
Maka ịnwale ịdịte aka nke lining nke ọwara, a na-ahọrọ cross-section nke lining ahụ, ebe ọ bara uru iji atụnyere ihe atụ nke ọwara e wuru mbụ n’okpuru ọnọdụ yiri nke dị ugbu a ma nke nọgidere n’ọnọdụ ọma, ma ọ bụ na-ekpebi cross-section nke lining ọwara site n’ụzọ empirik (sl. 7a). A na-ekewa cross-section nke lining ahọpụtara n’ime lamela n’obosara hà ma ọ bụrụ na o kwere omume Δs. Maka lamela ọ bụla, a na-ekpebi nrụgide kwụ ọtọ na nke n’akụkụ, tinyere ibu nke lamela ahụ n’onwe ya.
Nrụgide kwụ ọtọ PG na lamella maka ogologo ọwara 1,00 m (sl. 7a) na-enweta site n’akụkụ usoro a:
PG = (y1+y2)/2 · Δ_x_·1,00·γ
Fig. 7. Ịchọpụta nrụgide ala na tunnel dịka usoro Kommerll
Mkpali n’akụkụ mejupụtara nrụgide ala Eh, na profaịlụ ọwara nke ịdị elu h’ na nrụgide Ea n’ihi mmetụta ibu Q
Eh’ = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2); Ea = Q tg(45o-ϕ/2).
Iji chọpụta nrụgide akụkụ Eh na lamela ọ bụla nke mkpuchi, a na-etinye eserese nrụgide akụkụ (7a) dabere na nha nha ndị a:
Ike PG na Eh na-arụ ọrụ n’akụkụ axis nke lamela ndị metụtara ha.
Na mgbakwunye, a na-ekpebi kwa ịdị arọ nke lamela mkpuchi PZ, nke na-arụ ọrụ n’etiti ike ndọda ya, ma na-achọta rezultant R nke ike niile n’elu lamela ahụ (sl. 7b). N’ụzọ a a na-ekpebi rezultant R1, R2, R3 maka lamela niile (sl. 8a), nke a na-ahazi n’ime plan nke ike (sl. 8b), wee nweta rezultant Rn. Mgbe ahụ, site n’akụkụ pole O ọ bụla, a na-adọta ụzarị ma see ahịrị nkwado mbụ ac. Site n’ọnọdụ na arch nọ n’ime nguzozi ma ọ bụrụ na nrụgide kwụ ọtọ nke arch H, rezultant nke nrụgide ala n’elu ọdụ ụgbọ mmiri _R_n na nrụgide nkwụ A na-egbutu ibe ha n’otu ebe, anyị na-enweta ebe mgbapụ S. Ọ bụrụ na anyị jikọọ ebe a na etiti njikọ arch n’oche ya, anyị na-enweta ntụziaka nke nrụgide nkwụ ọhụrụ A1. Ọ bụrụ na anyị hazie ike Rn, A1 na H n’ime plan ọhụrụ nke ike (sl. 8c), anyị na-enweta ịdị ukwuu H na pole ọhụrụ O1 site na nke anyị na-adọta ụzarị ọhụrụ na ahịrị nkwado nke abụọ ac’.
Sl. 8 Atụmatụ ike na ahịrị nkwado nke nrụgide ala na ọwara
Dabere na ahịrị nkwado ọhụrụ enwetara, a na-emegharị profaịlụ ntụgharị nke mkpuchi ọwara, ma a na-ewu ahịrị nkwado, ma ọ bụrụ na ọ dị mkpa, nke ugboro atọ. Ebumnuche bụ ịnakwere ụdị mkpuchi ọwara dị otú ahụ, nke axis ya na-adakọrịta na ahịrị nkwado. N’ọnọdụ ahụ, naanị nrụgide mkpakọ na-achị na mkpuchi ahụ. Nrụgide mkpakọ nke na-apụta na akụkụ obe ọ bụla n – n nke mkpuchi ọwara (ihe. 8), a na-enweta ya site n’ihe atụ
ebe N bụ akụkụ nkịtị nke nsonaazụ Rn na akụkụ nke mkpuchi n – n , nke a na-enweta site na eserese ike maka akụkụ ahụ; d ọkpụrụkpụ nke mkpuchi olulu n’akụkụ n – n; e eccentricity nke ike na-awakpo N n’otu akụkụ ahụ.
Nrụgide ịpị σ kwesịrị ịdị obere karịa nrụgide a na-ekwe ka obo ahụ nwee. Maka vault ọwara e ji konkiri e wusiri ike, a na-ewere na usoro a ezughị oke nkenke, ya mere a na-akwado usoro Spangerberg.