Αριθμητική διερεύνηση της επιρροής της ενεμάτωσης και της κοινωνικότητας της ασπίδας τους TBM στη μηχανοποιημένη εκσκαφή σηράγγων - Κυριακόπουλος, Θεόδωρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2017)
Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά της επιφανειακές και υπόγειες μετακινήσεις που προκαλούνται από την διάνοιξη σήραγγας με μηχάνημα ολομέτωπης κοπής. Το πεδίο διερεύνησης εστιάζει σε επιφανειακές σήραγγες κάνοντας θεώρηση κορεσμένου εδαφικού υλικού. Συγκεκριμένα, διεξάγονται τριδιάστατες αριθμητικές αναλύσεις κάνοντας χρήση του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων Abaqus, θεωρούνται κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb για την περιγραφή της απόκρισης του γεωυλικού. Οι παράμετροι που διερευνώνται είναι (i) οι γεωτεχνικές συνθήκες, (ii) η πίεση ενέματος, (iii) το ουραίο κενό και (iv) η πίεση των ρευστών (πολφός και ένεμα) στο κενό μεταξύ της ασπίδας και του περιβάλλοντος εδάφους. Οι αριθμητικές αναλύσεις συγκρίνονται με αναλυτικές και εμπειρικές λύσεις από την βιβλιογραφία. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, γίνεται μία αναφορά στην βιβλιογραφία και αναλύονται οι διαφορετικές κατηγορίες μηχανημάτων ολομέτωπης κοπής που χρησιμοποιούνται στην μηχανοποιημένη όρυξη και οι γεωτεχνικές συνθήκες και οι τύποι των έργων όπου η κάθε κατηγορία μηχανήματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί, ενώ μία πιο εκτενής περιγραφή των μηχανημάτων και των μερών που τα αποτελούν γίνεται συγκεκριμένα για τις κατηγορίες μηχανημάτων Εξισορρόπησης Εδαφικής Πίεσης και Πολφού Μπεντονίτη. Επιπροσθέτως, παρουσιάζονται αναλυτικές, εμπειρικές και αριθμητικές προτεινόμενες μέθοδοι και επιλύσεις από την διεθνή βιβλιογραφία για πρόβλεψη των επιφανειακών και υπόγειων μετακινήσεων προκαλούμενων από την διάνοιξη σηράγγων. Όσον αφορά τις αναλυτικές και τις εμπειρικές μεθόδους, αναφέρονται οι βασικές σχέσεις χωρίς να εστίαση στο μαθηματική υπόβαθρο, καθώς επίσης μερικές από τις προτεινόμενες σχέσεις συγκρίνονται με τα αριθμητικά αποτελέσματα. Στη συνέχεια περιγράφεται διεξοδικά η μόρφωση του μοντέλου για την αριθμητική προσομοίωση της διαδικασίας μηχανοποιημένης όρυξης. Όλα τα στοιχεία του μηχανήματος ολομέτωπής κοπής έχουν προσομοιωθεί με λεπτομέρεια, ενώ η αλληλεπίδραση της ασπίδας με το περιβάλλον γεωυλικό προσομοιώνεται με χρήση νόμου διεπιφάνειας. Το κύριο μέρος της εργασίας ολοκληρώνεται με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων παραμετρικής διερεύνησης. Παρουσιάζονται χρονοϊστορίες καθιζήσεων πάνω από τον άξονα της σήραγγας και προφίλ καθιζήσεων εγκάρσια στον άξονα της σήραγγας, χρονοϊστορίες πιέσεων πόρων, πλαστικές παραμορφώσεις και συγκεντρωτικά διαγράμματα για τα μεγέθη πουδιερευνώνται. Σημειώνεται ότι και οι γεωτεχνικές συνθήκες, το ουραίο κενό, η πίεση ενέματος και η πίεση των ρευστών στο κενό, επηρεάζουν σημαντικά τις καθιζήσεις, σε διαφορετικό, ωστόσο, βαθμό. Ακόμα στη σύγκριση με αναλυτικές και εμπειρικές λύσεις η σύγκλιση που παρατηρείται είναι ικανοποιητική, αν και πιο κοντά στην περιφέρεια της σήραγγας, τα προφίλ κατακόρυφων μετακινήσεων που προκύπτουν από τις αναλύσεις διαφέρουν από τις εμπειρικές καμπύλες.