Banner OpenAccess

Influence of TBMs geometry on the ground pressure acting on the shield in undrained conditions

De Gori Vincenzo De Lillis Armando
Articolo Immagine
ISSN:
0393-1641
Rivista:
Gallerie e grandi opere sotterranee
Anno:
2022
Numero:
142
Fascicolo:
Gallerie e grandi opere sotterranee N. 142/2022

Acquisto digitale

Acquista:

€ 14.00

Effetti della geometria delle TBM sullo stato di sforzo agente sullo scudo in condizioni non drenate

Sempre più spesso gallerie lunghe e profonde sono scavate mediante TBM. Uno dei problemi principali da affrontare nella progettazione e nella realizzazione di tali scavi è il rischio di bloccaggio della macchina per effetto della chiusura dell’ammasso intorno allo scudo. In questo studio l’interazione tra scudo e terreno è stata studiata mediante analisi numeriche 3D. Il modello numerico simula le principali caratteristiche dello scavo meccanizzato, come la pressione del fronte, la geometria della TBM, l’intasamento del tail void e il progressivo indurimento della malta nel tempo. Grazie alla simulazione realistica del processo di scavo e all’uso di un modello costitutivo del terreno avanzato, in grado di tenere conto della non linearità del suo comportamento, si è potuto riprodurre accuratamente l’interazione terreno-scudo-rivestimento. È stato condotto uno studio parametrico finalizzato a valutare l’influenza della conicità e della lunghezza dello scudo sull’entità delle pressioni di contatto ammasso-scudo. I risultati consentono di valutare quantitativamente l’impatto dei parametri studiati. L’approccio proposto può essere utile per una valutazione approfondita del rischio di bloccaggio e per la progettazione delle principali caratteristiche geometriche della macchina.

Parole Chiave: Bloccaggio della TBM, Scavo meccanizzato, TBM, Modellazione numerica 3D, Pressione di contatto.

Deep and long tunnels are increasingly often excavated using TBMs. One of the main issues to face when designing and conducting such excavations is the risk of jamming of the machine due to the closure of the surrounding soil or rock onto the shield. In this study, the interaction between shield and soft ground is investigated by means of 3D numerical analyses. The numerical model simulates the main features of the mechanised excavation such as face pressure, TBM geometry, tail void grouting and grout hardening over time. Due to the realistic simulation of the excavation process and to the use of an advanced soil constitutive model, able to account for the non-linearity of its behaviour, the model allows to reproduce accurately the soil-shield-lining interaction. A parametric study is performed investigating the influence of the shield’s geometry, particularly its length and conicity, on the soil-shield contact pressures. The results allow to assess quantitatively the impact of the investigated parameters. The proposed approach can be useful for in-depth evaluation of the jamming risk and for the design of the main geometrical features of the machine.

Keywords: TBM jamming, Mechanized tunnelling, TBM, 3D numerical modelling, Contact pressure.