Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Behaviour and stability of shallow underground constructions
2006 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The growing needs of urbanization, like more transport possibilities, sewers, maintenance tunnels, the need of constructing shallow tunnels increase. By a better understanding of the mechanical properties and state of stress in the shallow parts of the bedrock it may be possible to determine which factors that are of importance at a specific construction site, and thereby increase the cost efficiency of pre-investigations and the tunnel construction. The objective of this thesis is to identify and describe the important factors that influence the behaviour and the stability of shallow seated tunnels. This knowledge will make it possible to determine which data that needs to be collected and the accuracy needed to be able to make reliable analyses. Shallow tunnels, in this report, are tunnels that have an overburden of less than 0.5 times the tunnel diameter. This thesis consists of a literature review that contains studies of the mechanics and design of shallow tunnels. Furthermore it contains conceptual numerical analysis as well as numerical analysis of a real case. The conceptual analyses included factors regarding rock mass strength, virgin state of stress, the location of the tunnel in the rock mass and geological structures. The results show that the most important factor concerning the stability is large geological structures. And moreover it is the dip angle of the structure that is most significant when assessing the stability; steeper dip angles are generally more favourable. Other factors that can be considered as more important are the virgin state of stress and rock mass strength (especially GSI). And since failure was primarily in the form of tensile yield, the tensile strength is another important strength parameter. As important as the tensile peak strength, is the post failure properties of the tensile strength. From this, a check list was made where the significance level that the different factors have the behaviour and stability of a certain case. The real case analysed in this thesis is a section of Arlandabanan, Shuttle station 2. It is a shallow tunnel that is seated underneath Terminal 5 of Arlanda airport. Other factors that were present in the real case was a clay filled structure, and weaker layers in the mica schist, which made up the rock mass. The comparison between measured deformation and results from the numerical analysis was partly contradictory. Probable reasons are overestimation of the significance of mica schist orientation and the clay filled structure as well as the conclusions of the virgin stress drawn from the stress measurements. It also shows that steep structures may be vulnerable combined with surface loads and low horizontal stresses.

Abstract [sv]

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.

Place, publisher, year, edition, pages
Luleå: Luleå tekniska universitet, 2006. , 135 p.
Series
Licentiate thesis / Luleå University of Technology, ISSN 1402-1757 ; 2006:76
Research subject
Mining and Rock Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-18344Local ID: 81a9d500-89f7-11db-8975-000ea68e967bOAI: oai:DiVA.org:ltu-18344DiVA: diva2:991351
Note
Godkänd; 2006; 20061212 (ysko)Available from: 2016-09-29 Created: 2016-09-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4050 kB)1 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4050 kBChecksum SHA-512
faece296e964f458f8fda2e73451221f7ae813b790db38a840a6a3e2160cf83a70987b7ebaeffab94b25d75a4c66874eaf3338c413ac2f68b949b1c7cb9f016f
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Töyrä, Jimmy

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 2 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link