Behaviour and stability of shallow underground constructions

Sammanfattning:

I takt med ökad urbanisering minskar möjligheten att nyttja markytan och behoven av konstruktioner under jord ökar. Genom bättre förståelse av vilka parametrar som kontrollerar beteendet och stabiliteten för en underjordskonstruktion går det att förbättra kostnadseffektiviteten i förundersökningar och under tunnelbyggnationen.

Målet med detta projekt är att identifiera och beskriva de faktorer som styr beteendet och stabiliteten för en ytlig tunnel. Denna kunskap ska göra det möjligt att bestämma vilka indata som behöver samlas in och vilken noggrannhet som behövs för att kunna göra en relevant analys. Ytliga tunnlar har i denna rapport definierats som tunnlar vars bergtäckning är 0.5 gånger tunnelns diameter. Denna rapport består av en litteraturstudie som behandlar det mekaniska beteendet och design av ytligt belägna tunnlar. Rapporten innehåller dessutom konceptuella numeriska analyser samt numeriska analyser av ett verkligt fall.

I de konceptuella analyserna studerades faktorer såsom bergmassans hållfasthet, det primära spänningstillståndet, tunnelns placering i bergmassan samt geologiska strukturer. Resultaten visade att den viktigaste faktorn att ta hänsyn till vid en stabilitetsanalys är stora geologiska strukturer. Andra faktorer som anses vara viktiga är det primära spänningstillståndet och bergmassans hållfasthet. Eftersom de brott som förekom i bergmassan var dragbrott, är bergmassans draghållfasthet en viktig faktor. Baserat på dessa analyser utformades en lista där faktorernas påverkan på beteendet och stabiliteten beskrevs.

Det verkliga fallet som analyserades var en sektion av Arlandabanan, Shuttle station 2. Stationen är en ytlig tunnel som ligger under Arlandas Terminal 5. Andra faktorer som fanns i detta fall var ett lerslag samt skifferplanen i glimmerskiffern som utgjorde bergmassan. Jämförelsen mellan uppmätta deformationer och resultat från de numeriska analyserna var delvis motstridiga. Troliga förklaringar till detta är överskattning av betydelsen av svaghetsplanen i glimmerskiffern, lerslaget och/eller underskattade horisontalspänningar. Analyserna visade också att branta stupningsvinklar kan vara kritiska när det finns ytlaster och horisontalspänningen är låg.