Cluster 14. Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op de twee tunnels. Projectbureau Boortunnels

Transcriptie

1 Cluster 14 Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op de twee tunnels Projectbureau Boortunnels

2

3 Cluster 14 Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op de twee tunnels ir. J.W. Plekkenpol ing. E.A. Kwast Projectbureau Boortunnels

4 Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de CUR/COB. Het is toegestaan overeenkomstig artikel 15a Auteurswet 1912 gegevens uit deze uitgave te citeren in artikelen, scripties en boeken, mits de bron op duidelijke wijze wordt vermeld, alsmede de aanduiding van de maker, indien deze in de bron voorkomt, "8Rapport K 100-W-021 "Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op twee tunnels", maart 2003, CUR/COB, Gouda." Aansprakelijkheid CUR/COB en degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het samenstellen van deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en CUR/COB sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens, tenzij de schade mocht voortvloeien uit opzet of grove schuld zijdens CUR/COB en/of degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt. Titel en sub-titel: Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op twee tunnels Datum rapport: Schrijver(s): ir. J.W. Plekkenpol ing E.A. Kwast Type rapport: Werkdocument

5 Rapportnummer opdrachtnemer: Projectleider(s) opdrachtnemer: ir J.W. Plekkenpol COB/K100-document nummer: K100-W-021 Projectbegeleider opdrachtgever: Supercluster Geotechniek Projectbegeleider opdrachtnemer: Naam en adres opdrachtnemer: Bouwdienst Rijkswaterstaat Projectbureau Boortunnels Postbus AB Zoetermeer Naam en adres opdrachtgever: Centrum Ondergronds Bouwen Postbus AK Gouda Opmerkingen: Samenvatting rapport: Per fase van het boorproces zijn predicties voor de deformaties aan het maaiveld bepaald met het empirische model van Peck (2D) en het analytische model van Sagaseta (3D) gemaakt. Met behulp van het eindige elementen programma Plaxis (2D) zijn predicties gedaan ten aanzien van de deformaties van de grond, de spanningsveranderingen in de omgeving en de gronddrukken op de tunnellining. Deze predicties zijn verricht ten gevolge van de aanleg van één en twee tunnelbuizen. Op basis van de met het eindige elementen programma Plaxis (2D) berekende spanningsveranderingen in de omgeving van de tunnel en empirische relaties, zijn predicties gedaan voor de verandering van de conusweerstand. Relationele rapporten: K100-W-009 "Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op de tunnellining" Trefwoorden: Boortunnels, Grondverliezen, Gronddeformaties, Peck, Sagaseta, Plaxis Verspreiding: COB-commissie K100 Classificatie: Intern COB-rapport Classificatie deze pagina: nee Aantal blz: Prijs: Versie Datum Namens opdrachtnemer Paraaf Namens opdrachtgever concept ir J.W. Plekkenpol drs W. van Schelt definitief ir J.W. Plekkenpol drs W. van Schelt Paraaf

6

7 Title and sub-title: Ground deformations, changes of stresses in the surrounding and ground pressures on two tunnels Date report: Author(s): ir J.W. Plekkenpol ing E.A. Kwast Type report: Interim-report Reportnumber contractor: Project manager(s) contractor: ir J.W. Plekkenpol COB/K100-report number: K100-W-021 Project attendant principal: Supercluster Geotechniek Project attendant contractor: Name and address contractor: Bouwdienst Rijkswaterstaat Projectbureau Boortunnels P.O. Box AB Zoetermeer The Netherlands Name and address principal: Centrum Ondergronds Bouwen P.O. Box AK Gouda The Netherlands Remarks: Summary of report: Predictions are made for each step in the tunnelboringprocess for surface deformations determined with the empirical model of Peck (2D) and the analytical model of Sagaseta (3D). The finite element program Plaxis (2D) has been used to predict ground deformations, changes of stresses in the surrounding ground and ground pressures on the tunnellining. These predictions are made for one and wto tunnels. Predictions are made for the changes of the coneresistance with the calculated change of stresses in the surrounding ground by using the finite element program Plaxis (2D) and empirical relations. Relational reports: Keywords: Bore tunnels, Ground losses, Ground deformations, Peck, Sagaseta, Plaxis Distribution: COB-committee K100 Classification: Internal COB-report Classification this page: no Number of pages: 114 Price: Version Date On behalf of contractor Initials On behalf of principal Initials draft ir J.W. Plekkenpol drs W. van Schelt final ir J.W. Plekkenpol drs W. van Schelt

8

9 Error!VOORWOORD Kennis en ervaring op het gebied van ondergronds bouwen in zachte grond is belangrijk als Nederland de actualiteit wil volgen en de (inter)nationale positie van de Nederlandse ont-werpers en bouwers wil handhaven. Door een breed forum van partijen uit bedrijfsleven, overheid en kennisinstituten is in 1994 het Impulsprogramma Kennisinfrastructuur Ondergronds Bouwen opgesteld. Het doel van dit Impulsprogramma is te komen tot een duurzame versterking van de kennisinfrastructuur. De kern van deze kennisinfrastructuur vormt het Centrum Ondergronds Bouwen (COB), dat onderzoek en ontwikkelingen op het gebied van ondergronds bouwen initieert en coördineert. COB maakt gebruik van de werkwijze en infrastructuur van het Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving (CUR) te Gouda. De activiteiten van het COB worden uitgevoerd onder de noemer CUR/COB. Een leerstoel "Ondergronds Bouwen" aan de TU Delft is nauw gelieerd aan het COB. In CUR/COB participeert een breed scala aan bedrijven, branche-organisaties, onderzoeksinstellingen, wetenschappelijke instituten en overheden. Via een bijdrage van de Interdepartementale Commissie voor het Economisch Structuurbeleid (ICES) in het Impulsprogramma stimuleert de overheid de totstandkoming van deze kennisinfrastructuur. Het onderzoek en ontwikkelingswerk van CUR/COB worden verricht in het kader van een omvattend uitvoeringsprogramma. Dit uitvoeringsprogramma kent in eerste instantie vier thema's, te weten "Boren in zachte grond", "Verkennen, voorspellen en monitoren", "Economische tunnelbouw" en "Construeren, beheren en onderhouden". De thema's worden ingevuld met uit te voeren onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten. Een belangrijk project binnen het eerste thema is het "Praktijkonderzoek Boortunnels" (CUR/COB-uitvoeringscommissie K 100). De kern van dit project bestaat uit een intensieve monitoring van de twee Praktijkprojecten Boortunnels, de Tweede Heinenoordtunnel en de Botlekspoortunnel. Door middel van deze monitoring worden bestaand instrumentarium voor verkenning van de ondergrond en voorspellingsmodellen voor het gedrag van constructie en grond getoetst. Voorliggend werkdocument "Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op twee tunnels" is onder verantwoordelijkheid van deze commissie tot stand gekomen en moet gezien worden als uitvoeringsonderdeel van het predictieplan. Het rapport beschrijft de uitkomsten van berekeningen met empirische, analytische en numerieke (2D) modellen naar de invloed van het boren op de grond. 9

10 De samenstelling van de commissie, die dit rapport heeft voorbereid, was: ir. K.J. Bakker, voorzitter drs. W. van Schelt, secretaris ir. P.H.J. Ackermans dr.ir. P. van den Berg ir. J.P.M. Bol 10

11 ing. H.J. Hagen ing. H. de Kruijff ing. A. van de Meent ir. H.C. Peerdeman ing. A.A. Proper dr.ir. A. Pruijssers ir. P. van Putten ir. S.F. de Ronde ir. L.E.B. Saathof ir. E.A.H. Teunissen ing. R.W.P. Uitermarkt ing. P.H. Verheijen ir. H.J. Vos prof.dr.ir. J.F. Agema, mentor CUR ir. J.N. Altenburg, coördinator COB Samenstelling van Projectbureau Boortunnels: 11

12 12

13 ir. W.F.J. de Jager ir. P.S. Jovanovic ir. A.J.M. Kösters ing. E.A. Kwast ir. L.B.J. van Oldeniel ir. J.W. Plekkenpol drs. W. van Schelt februari 1996 Projectbureau Boortunnels 13

14 14

15 VOORWOORD 9 SAMENVATTING 15 SUMMARY 16 Hoofdstuk 1 INLEIDING 17 Hoofdstuk2LITERATUURSTUDIE GRONDVERLIEZEN T.G.V. HET BOORPROCES Inleiding Doel van deze studie19 2.2Totale volumeverlies Schatting van het grondverlies V t Theoretische schatting Ervaringscijfers Schatting van de volumeverandering dv Schatting van de consolidatie c Fasen in het boorproces Metingen aan tunnels Tunnels in Amerika Tunnels in Japan Tunnel in Engeland Tunnels in Egypte Tunnels in Taiwan Tunnels in Frankrijk Bewerking van de volumeverliezen per fase Volumeverliezen per fase voor tunnels in niet-cohesieve grond Volumeverliezen per fase voor tunnels in cohesieve grond Gestileerd volumeverlies voor de verschillende fasen Volumeverlies per fase voor de Tweede Heinenoord Tunnel Conclusies Grootte van het totale volumeverlies v t Volumeverliezen voor de fasen in het tunnelboorproces 47 15

16 Hoofdstuk 3 LITERATUURONDERZOEK FORMULES VOOR GRONDVERLIEZEN T.G.V. HET BOORPROCES Inleiding Theorie van Peck Beschrijving zettingstrog Schatting zetting op korte en lange termijn Toename van de breedte van de zettingstrog in de tijd De buigpunt-coëfficiënt van de zettingskromme i Grafische weergave van de relatieve dekking en buigpunt-coëfficiënt i Een Duitse methode Methode van Sagaseta Maaiveldzakkingen Het 3D gedrag voor het boorfront Resume 71 Hoofdstuk 4 MAAIVELDZETTINGEN VOLGENS METHODE PECK Inleiding Methode van Peck Invoergegevens Resultaten maaiveldzettingen Conclusies 77 Hoofdstuk 5 DEFORMATIES AAN MAAIVELD VOLGENS METHODE SAGASETA Inleiding Methode van Sagaseta Invoergegevens Resultaten deformaties aan maaiveld Conclusies 84 16

17 Hoofdstuk 6 VERANDERING CONUSWEERSTANDEN IN DE OMGE-VING Inleiding Verband tussen spanningsverandering en conusweerstand Resultaten verandering conusweerstanden Conclusies 90 Hoofdstuk 7...PLAXIS-BEREKENINGEN, DEFORMATIES, SPAN- NINGSVERANDERINGEN EN GRONDDRUKKEN Inleiding Modelleren van tunnels met Plaxis Invoergegevens Berekeningsresultaten Gevoeligheidsanalyse Deformaties, spanningsveranderingen en gronddrukken Consolidatieberekeningen Conclusies 103 Hoofdstuk 8 CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Bepaling van de volumeverandering van de grond bij boorfront (B-10) Invloed grondwaterpotentiaal op deformaties tijdens boorproces (G-05) De detectie van de wijzigingen in de bodemstructuur (V-02) Deformatie in de omgeving (V-09) Invloed staarteffect (V-11) Vaststellen van spanningen in de omgeving (V-12) Gronddrukken op de tunnelconstructie (V-17) Aanbevelingen 109 LITERATUURLIJST 111 BIJLAGEN

18 18

19 SAMENVATTING In het kader van CUR/COB-uitvoeringscommissie K 100, zijn predicties gedaan voor de deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op de tunnellining van de eerste en tweede tunnelbuis ten gevolge van het boorproces. De resultaten van deze predicties vormen de basis voor het bepalen van het meetbereik van de toe te passen instrumenten ter plaatse van meetveld noord en zuid van de Tweede Heinenoordtunnel. Op basis van een literatuuronderzoek, dat verricht is in Cluster 13, naar grondverliezen in totaliteit en per fase van het boorproces is naar voren gekomen, dat een vijftal fasen bij het boorproces kunnen worden onderscheiden. Bij een normaal verloop van het boorproces zal het totale volumeverlies tussen 0.5% en 1.5% bedragen. Voor het voorspellen van verplaatsingen aan het maaiveld is het empirische model van Peck en het analytische model van Sagaseta toegepast. Per fase van het boorproces zijn predicties voor de deformaties van het maaiveld gedaan met het empirische model van Peck (2D) en het analytische model van Sagaseta (3D). Met behulp van het eindige-elementenprogramma Plaxis (2D) zijn predicties gemaakt voor de deformaties van de grond, de spanningsveranderingen in de omgeving en de gronddrukken op de tunnellining. Deze predicties zijn uitgevoerd voor de aanleg van één tunnelbuis. Voor de predictie van de maximale maaiveldzetting (eindzetting) voor meetveld noord wordt een brede range gevonden, namelijk tussen 7 en 66 mm. Voor meetveld zuid is deze range gelegen tussen 9 en 66 mm. De verwachtingswaarde van de maximale maaiveldzetting (eindzetting) voor meetveld noord en zuid bedraagt 33 mm. Op basis van de met het eindige-elementenprogramma Plaxis (2D) berekende spanningsveranderingen in de omgeving van de tunnel en empirische relaties, zijn predicties gedaan voor de verandering van de conusweerstand. Deze verandering zijn in het algemeen zeer gering. 19

20 SUMMARY 20

21 21

22 On argument on the CUR/COB-committee K 100 predictions are made caused by tunnelling for ground deformations, changes of stresses in the surrounding ground and ground pressures on the tunnellining. The results of these predictions will be used to determine the measure range of the instrumentation at the measure fields north and south for the Tweede Heinenoordtunnel. As a result of the study of literature of ground losses caused by tunnelling in total and in steps of the tunnelboringproces five phases of the tunnelboringproces are determined. The ground losses caused by tunnelling in total will vary between 0.5% and 1.5% when the boringproces is going regular. The empirical model of Peck and the analytical model of Sagaseta are used for the predictions as a result of the study of literature of formulas of ground losses caused by tunnelling. Predictions are made for each step in the tunelboringproces for surface deformations determined with the empirical model of Peck (2D) and the analytical model of Sagaseta (3D). The finite element program Plaxis (2D) is used to predict ground deformations, changes of stresses in the surrounding ground and ground pressures on the tunnellining. These predictions are made for one tunnel. A large range between 7 and 66 mm is calculated for the maximum surface settlement (end settlement) at measure field north. For measure field south is the range between 9 en 66 mm. The expected value for the surface settlement (end settlement) for measure field north and south is 33 mm. Predictions are made for the changes of the coneresistance with the calculated change of stresses in the surrounding ground by using the finite element program Plaxis (2D) and empirical relations. 22

23 HOOFDSTUK 1 INLEIDING 2.1 Inleiding Dit rapport betreft de eindrapportage van het Predictiecluster 14: 'Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op twee tunnels'. De opdracht is onderdeel van het CUR/COB-project K100 en door de Commissie K100 opgedragen aan het Projectbureau Boortunnels. Met de opdracht zijn de volgende onderzoeksdoelen van het Instrumentatie- en Meetplan nagestreefd. Het betreft de volgende onderzoeksdoelen: V-09Deformatie in de omgeving V-11Invloed staarteffect V-12Vaststellen van spanningen in de omgeving 23

24 V-17Gronddrukken op de tunnelconstructie V-22Tussenafstand tussen de tunnelbuizen De resultaten en ervaringen van een nauw aan deze rapportage gerelationeerd rapport, getiteld 'Deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op de tunnellining' [KWAST] zijn vaak gebruikt als uitgangspunt voor dit predictiecluster. Bovengenoemd rapport is de verslaglegging van cluster 13. Onderdeel van dat rappport is een literatuurstudie, verricht naar gegevens over grondverliezen in totaliteit en per fase in het boorproces. De gegevens zijn geïnvertariseerd en geëvalueerd voor de Tweede Heinenoordtunnel. Daarnaast is een kort literatuuronderzoek verricht naar empirische en annalytische formules voor grondverliezen ten gevolge van het boorproces. Alleen de formules van Peck en Sagaseta zullen in dit rapport worden toegepast. De deformaties aan maaiveld zijn per fase in het boorproces bepaald met het empirisch model van Peck (2D) en het analytisch model van Sagaseta (3D). Op basis van de met het eindige elementen programma Plaxis (2D) berekende spanningsveranderingen in de omgeving van de tunnel, is met behulp van empirische relaties een verband gelegd met de conusweerstand voor en na het tunnelboren. Per aanleg van een tunnel zijn de deformaties van de grond, de spanningsveranderingen in de omgeving en de gronddrukken op de tunnellining met behulp van het eindige elementen programma Plaxis (2D) berekend. Deze effecten zijn bepaald ten gevolge van de aanleg van één en twee tunnelbuizen. Tenslotte worden op basis van de resultaten van de predicties de conclusies per onderzoeksdoel vermeld. 24

25 25

26 HOOFDSTUK 3 MAAIVELDZETTINGEN TEN GEVOLGE VAN HET BOORPROCES 26

27 27

28 In dit hoofdstuk zullen met behulp van de empirische formule van Peck en de analytische formule van Sagaseta predicties voor maaiveldzettingen worden gepresenteerd. 28

29 4.3 Theorie van Peck 29

30 In de theorie van Peck [Peck] wordt de zettingstrog, die optreedt in een dwarsdoorsnede loodrecht op de tunnelas, mathematisch beschreven door een Gauss-verdeling. De zetting wordt beschreven door de volgende formule: Waarin: w z (y)zetting aan het maaiveld [m]; w z,max maximale zetting aan het maaiveld [m]; yhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; ibuigpunt-cofficiënt die de vorm van de zettingstrog bepaalt [m]. De maximale zetting w z,max in bovenstaande formule wordt gegeven door: Waarin: w z,max maximale zetting aan het maaiveld [m]; V s volume van de zettingstrog [m 3 /m]; ibuigpunt-coëfficiënt die de vorm van de zettingstrog bepaalt [m]. Het volume van de zettingstrog wordt uitgedrukt in enige procenten van het volume (c.q. het oppervlak per strekkende meter) van de tunnel. Het oppervlak van de tunnel V bedraagt: Waarin: Vvolume van de tunnel per strekkende meter tunnel [m 3 /m']; D uitw uitwendige diameter van de tunnel [m]. De grootte van de buigpunt-coëfficiënt i wordt afgeschat aan de hand van de formule van New en O'Reilly [New]. Zij hebben voor een tunnel aangelegd in een zandlaag en afgedekt met kleipakketten de volgende formule vastgesteld: Waarin: z a afstand tussen tunnelas en overgang zandlaag en kleipakket [m]; z b dikte van het afdekkende kleipakket [m]; Invulling van de formule voor de buigpunt-coëfficiënt i voor de beide meetgebieden levert op voor Noord: en voor Meetgebied Zuid: Invulling van andere formules, bijv. afgeleid door Peck, Clough en Schmidt en Rankine, leiden tot overeenkomstige waarden voor de parameter i. De relatiegrafieken geven echter een grotere waarde voor i, ongeveer 10 m. Voorgesteld wordt dan ook om de berekeningen uit te voeren met zowel i = 5 als i = 10 m. Voor de aanleg van twee nevenliggende tunnels blijkt de volgende formule uit [New] een redelijke schatting te geven van de zettingen aan het oppervlak. De voorgestelde formule is eigenlijk alleen geldig voor twee simultaan aangelegde tunnels. In de praktijk zullen de tunnels zelden of nooit gelijktijdig worden aangelegd. De tweede aan te leggen tunnel zal op een beduidend later tijdstip worden gerealiseerd. Dit tijdsverschil en de aanwezigheid van de eerste tunnel leiden tot een asymmetrisch grondgedrag, dat niet in de formule is opgenomen. De zettingsformule voor twee simultaan aangelegde tunnelbuizen is de volgende: Waarin: w z (y)zetting aan maaiveld [m]; V s volume van de zettingstrog van één tunnel [m 3 /m]; yhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; ibuigpunt-coëfficiënt die de vorm van de zettingstrog bepaalt [m]; 30

31 Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]. Bovenstaande formule kan gebruikt worden als het volume van de zettingstrog van beide tunnels even groot wordt ingeschat. Vaak zullen de volumes van beide troggen niet aan elkaar gelijk zijn, waardoor modificatie van de formule noodzakelijk wordt. Een kleine aanpassing leidt tot: Waarin: w z (y)zetting aan maaiveld [m]; V s volume van de zettingstrog van één tunnel [m 3 /m]; yhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; ibuigpunt-coëfficiënt die de vorm van de zettingstrog bepaalt [m]; Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]; 1,2indices voor de betreffende tunnel [-]. Als gevolg van deze opsplitsing in fasen (zie [Kwast] en de volgende paragraaf) kan de formule verder worden aangepast. De formule wordt dan: Waarin: w z (y)zetting aan maaiveld [m]; áfase in het tunnelboorpoces [- ]; V s volume van de zettingstrog van één tunnel [m 3 /m]; yhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; ibuigpunt-coëfficiënt die de vorm van de zettingstrog bepaalt [m]; Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]; 1,2indices voor de betreffende tunnel [-]. Deze opsplitsing in fasen kan ook in de formule voor horizontale verplaatsingen verder worden toegepast. De formule wordt dan: Waarin: w(x)zetting aan áfase in het tunnelboorpoces [-]; V s volume van de zettingstrog van één tunnel [m 3 /m]; xhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; zafstand tussen tunnelas en maaiveld [m]; ibuigpunt-coëfficiënt die de vorm van de zettingstrog bepaalt [m]; Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]; 1,2indices voor de betreffende tunnel [-]. maaiveld [m]; 31

32 4.5 Fasen in het tunnelboorproces In het boorproces kan een vijftal fasen worden onderscheiden. Aan elk van de fasen kan een deel van de totale zetting worden toegekend. De fasen zijn: 1boorfront voor beschouwde sectie: preconsolidatie zetting; 2boorfront direct voor beschouwde sectie: zetting of verhoging aan het front V f ; 3tunnelboormachine in beschouwde sectie: zetting boven het schild V b ; 4staartspleet in beschouwde sectie: zetting bij de staartspleet V p + V v ; 5beschouwde sectie achter tunnelboormachine: tijdsafhankelijke effecten c. In de literatuur worden de eerste twee fasen vaak gecombineerd tot fase Uit de literatuurstudie voor Cluster 13 [kwast] blijkt dat aan de fasen waarden toegekend kunnen worden. Deze waarden, voorgesteld voor Meetgebied Noord en Zuid van de Tweede Heinenoordtunnel, staan vermeld in onderstaande Verdeling van volumeverliezen per fase voor de Tweede Heinenoordtunnel, ter plaatse van Meetgebied Noord en Zuid. fase beschrijving soort zetting aandeel Noord Zuid preconsolidatie zetting, en zetting of verhoging aan het front V f 20 % 15 % 3 zetting boven het schild V b 30 % 25 % 4 zetting bij de staartspleet V p + V v 30 % 25 % 5 tijdsafhankelijke effecten c 20 % 35 % 32

33 4.7 Invoergegevens 33

34 Voor het voorspellen van maaiveldzettingen dienen voor bepaalde parameters waarden te worden aangenomen. In de onderstaande is een overzicht gegeven van de gebruikte waarden. voor de beide tunnels in de berekening Omschrijving Parameter Waarde Eenheid tunnel 1 tunnel 2 oppervlak van de tunnels A m 2 dekking + 2 D h m volumeverlies V s 0.5; 1.0; ; 1.0; 1.5 % buigpunt-coëfficiënt i 5; 10 5; 10 m aandeel fasen á - afstand tussen de tunnels L 16.6 m 34

35 4.9 Uitkomsten Meetgebied NoordError! Voor de voorspelling van verplaatsingen aan het maaiveld ten gevolge van de aanleg van één tunnel in Meetgebied Noord zijn waarden gegeven in het rapport van Cluster 13. Daarin is ook onderscheid gemaakt in de fasen in het tunnelboorproces. In Cluster 13 is geen aandacht besteed aan de ontwikkeling van bijkomende verplaatsingen als gevolg van de aanleg van een tweede nevenliggende tunnel. In deze paragraaf zullen de predicties voor deze verplaatsingen worden gepresenteerd Maximale verplaatsingen aan maaiveld Op de noordoever zal begonnen met de aanleg van de eerste tunnel. Indien het boorproces volgens schema verloopt, dan zal de tweede tunnelbuis ongeveer een jaar later onder Meetgebied Noord worden aangelegd. Aangezien de cohesieve lagen beperkt aanwezig zijn, zullen de zettingen door consolidatie (fase 5) grotendeels ontwikkeld zijn. In de volgende tabel is aangenomen dat alle deformaties door consolidatie zijn geschied. De maximale zettingen zijn in de weergegeven. In zijn de verplaatsingen grafisch weergegeven. Voor beide tunnels is aangenomen dat het volumeverlies V s = 1.0 % bedraagt. zettingen aan maaiveld fase in het boorproces w z,max [mm] door aanleg van tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg van tunnel 1 & 2 i = 5 m i = 10 m i = 5 m i = 10 m fase in het boorproces horizontale verplaatsingen aan maaiveld w x,max [mm] door aanleg van tunnel 1 w x,max [mm] door aanleg van tunnel 1 & 2 i = 5 m i = 10 m i = 5 m i = 10 m De maximale zettingen zijn sterk afhankelijk van de buigpuntcoëfficiënt i. Bij i = 5 m neemt de maximale zetting niet meer toe. Dit betekent dat de overlap van beide zettingstroggen zeer beperkt is. Voor i = 10 m liggen de troggen wel in elkaar invloedsgebied. De maximale zetting neemt als gevolg van de aanleg van de tweede tunnel langzaam toe tot 31 mm. 35

36 De maximale horizontale verplaatsingen zijn redelijk onafhankelijk van het feit of er parallel aan de eerste een tweede tunnel wordt aangelegd en van de waarde voor i. 36

37 Maximale verplaatsingen met i = 5 m In de volgende tabel zijn de maximale maaiveldzettingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 5 m. maaiveldzettingen met i = 5 m aanleg tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 V s1 [%] w z,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % In de volgende tabel zijn de maximale horizontale verplaatsingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 5 m. horizontale verplaatsingen aan maaiveld met i = 5 m. aanleg tunnel 1 w x,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 V s1 [%] w x,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % Bij een waarde van i = 5 m is het gebied waar de trog van de tweede tunnel de zettingen van de eerste tunnel beïnvloedt zeer beperkt. De maximale zetting treedt, afhankelijk van de grootte van het volumeverlies, precies boven de kruin van één van de tunnels op. De maximale horizontale verplaatsingen treden op bij de tunnel met het grootste volumeverlies. De verplaatsingen worden door het feit dat er nog een tweede tunnel aanwezig is niet beïnvloedt. In zijn de verplaatsingen grafisch weergegeven. 37

38 Maximale verplaatsingen met i = 10 m In de volgende tabel zijn de maaiveldzettingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 10 m. maaiveldzettingen met i = 10 m aanleg tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 V s1 [%] w z,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % In de volgende tabel zijn de maximale horizontale verplaatsingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 10 m. horizontale verplaatsingen aan maaiveld met i = 10 m. aanleg tunnel 1 w x,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 V s1 [%] w x,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % Het volume van de zettingstrog V s heeft een grote invloed hebben op de uiteindelijk te verwachten maximale maaiveldzetting. In zijn de verplaatsingen grafisch weergegeven Conclusies Bij een waarde van i = 5 m is het gebied waar de trog van de tweede tunnel de zettingen van de eerste tunnel beïnvloedt zeer beperkt. De maximale zetting treedt, afhankelijk van de grootte van het volumeverlies, precies boven de kruin van één van de tunnels op. De zettingstroggen met i = 10 m overlappen elkaar in ruime mate, waardoor de maximale zetting groter wordt dan van één tunnel. De maximale zetting treedt op tussen de beide tunnels. De exacte positie is afhankelijk van de grootte van de volumeverliezen van beide tunnels. 38

39 4.11 Uitkomsten Meetgebied Zuid Op de noordoever zal begonnen met de aanleg van de eerste tunnel. Indien het boorproces volgens schema verloopt, dan zal de eerste tunnelbuis ongeveer een 5 maanden later onder Meetgebied Zuid worden aangelegd. In de schacht zal de tunnelboormachine worden gekeerd, waarna na slechts enkele maanden met het boren van de tweede tunnelbuis zal worden aangevangen. Aangezien er cohesieve lagen aanwezig zijn, zal het grootste gedeelte van de ontwikkeling van zettingen door consolidatie (fase 5) zich in een later stadium ontwikkelen. Dit betekent dat in eerste instantie de fasen 1 tot en met 4 een aandeel in de zettingstrog van de eerste tunnelbuis hebben. Consolidatie vindt daarna plaats. Een aantal maanden daarna zal als gevolg van de aanleg van tunnel 2 de fasen 1 tot en met 4 plaatsvinden. Daarna treedt fase 5 (consolidatie) voor de beide tunnel gezamenlijk op. In de berekening is aangehouden dat consolidatie als gevolg van de aanleg van tunnel 1 optreedt na fase 1 tot en met 4 van tunnel Maximale maaiveldverplaatsingen In de volgende tabel zijn de maximale zettingen weergegeven. Voor beide tunnels is aangenomen dat het volumeverlies V s = 1 % bedraagt. In zijn de verplaatsingen grafisch weergegeven. fase in het boorproces w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 i = 5 m i = 10 m i = 5 m i = 10 m horizontale verplaatsingen aan maaiveld 39

40 fase in het boorproces w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 i = 5 m i = 10 m i = 5 m i = 10 m

41 Maximale verplaatsingen met i = 5 m In de volgende tabel zijn de maaiveldzettingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 5 m. aanleg tunnel 1 (fase 1-4) w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 (fase 1-5) V s1 [%] w z,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % 0.65 * * * In de volgende tabel zijn de maximale horizontale verplaatsingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 5 m. aanleg tunnel 1 (fase 1-4) w x,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 (fase 1-5) V s1 [%] w x,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % 0.65 * * * Bij een waarde van i = 5 m is het gebied waar de trog van de tweede tunnel de zettingen van de eerste tunnel beïnvloedt zeer beperkt. De maximale zetting treedt, afhankelijk van de grootte van het volumeverlies, precies boven de kruin van één van de tunnels op. In zijn de verplaatsingen grafisch weergegeven. 41

42 Maximale verplaatsingen met i = 10 m In de volgende tabel zijn de maaiveldzettingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 10 m. aanleg tunnel 1 (fase 1-4) w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 (fase 1-5) V s1 [%] w z,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % 0.65 * * * In de volgende tabel zijn de maximale horizontale verplaatsingen volgens de formule van Peck voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. De uitkomsten gelden voor i = 10 m. aanleg tunnel 1 (fase 1-4) w x,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 (fase 1-5) V s1 [%] w x,max [mm] V s2 = 0.5 % V s2 = 1.0 % V s2 = 1.5 % 0.65 * * * Uit de twee tabellen blijkt duidelijk dat de buigpunt-coëfficiënt i en het volume van de zettingstrog V s een grote invloed hebben op de uiteindelijk te verwachten maximale maaiveldzetting. Een kleine i levert grotere maximale maaiveldzettingen op dan een grote waarde voor i. In zijn de verplaatsingen grafisch weergegeven Conclusies Bij een waarde van i = 5 m is het gebied waar de trog van de tweede tunnel de zettingen van de eerste tunnel beïnvloedt zeer beperkt. De maximale zetting treedt, afhankelijk van de grootte van het volumeverlies, precies boven de kruin van één van de tunnels op. De zettingstroggen met i = 10 m overlappen elkaar in ruime mate, waardoor de maximale zetting groter wordt dan van één tunnel. De maximale zetting treedt op tussen de beide tunnels. De exacte positie is afhankelijk van de grootte van de volumeverliezen van beide tunnels Range in maximale verplaatsingen volgens PeckError! Bij een waarde van i = 5 m is het gebied waar de trog van de tweede tunnel de zettingen van de eerste tunnel beïnvloedt zeer beperkt. De maximale zetting treedt, afhankelijk van de grootte van het volumeverlies, precies boven de kruin van één van de tunnels op. In de volgende wordt de range van de maximale verplaatsingen aangegeven. 42

43 van maximale verplaatsingen op beide oevers soort verplaatsing i [m] Meetveld Noord Meetveld Zuid maximale verticale verplaatsing maximale horizontale verplaatsing maximale verticale verplaatsing maximale horizontale verplaatsing De zettingstroggen met i = 10 m overlappen elkaar in ruime mate, waardoor de maximale zetting groter wordt dan van één tunnel. De maximale zetting treedt op tussen de beide tunnels. De exacte positie is afhankelijk van de grootte van de volumeverliezen van beide tunnels. De grootte van de maximale horizontale verplaatsing is afhankelijk van de factor x/z en de zetting op de locatie x. 43

44 44

45 Sagaseta heeft een vergelijkingen afgeleid, waarmee predicties voor de deformaties aan het maaiveld gemaakt kunnen worden. De gebruikte formules worden hieronder behandeld. De formule voor maaiveldzettingen wordt weergegeven als: Waarin: w z (x)verticale verplaatsing aan de oppervlakte [m]; vdwarscontractiecoëfficiënt [-]; V t grondverlies rondom tunnel door boorproces [m 3 /m]; hafstand tussen maaiveld en tunnelas [m]; xhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]. De formule voor horizontale verplaatsingen aan het maaiveld wordt weergegeven als: Waarin: w x (x)horizontale verplaatsing aan de oppervlakte [m]; vdwarscontractiecoëfficiënt [-]; V t grondverlies rondom tunnel door boorproces [m 3 /m]; hafstand tussen maaiveld en tunnelas [m]; xhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]. Het totale volume van de zettingstrog kan dan berekend worden uit: Waarin: V s volume van de zettingstrog [m 3 /m]; vdwarscontractiecoëfficiënt [-]; V t grondverlies rondom tunnel door boorproces [m 3 /m]; De bovenstaande formule voor maaiveldzettingen dient voor de aanleg van 2 nevenliggende tunnels te worden gemodificeerd. De aanpassing leidt tot: Waarin: w z (x)verticale verplaatsing aan de oppervlakte [m]; vdwarscontractiecoëfficiënt [-]; V t grondverlies rondom tunnel door boorproces [m 3 /m]; hafstand tussen maaiveld en tunnelas [m]; xhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]; 1,2indices voor de betreffende tunnel [-]. Eenzelfde aanpassing leidt voor de formule voor horizontale verplaatsingen aan het maaiveld tot: Waarin: w z (x)verticale verplaatsing aan de oppervlakte [m]; vdwarscontractiecoëfficiënt [-]; V t grondverlies rondom tunnel door boorproces [m 3 /m]; hafstand tussen maaiveld en tunnelas [m]; xhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]; 1,2indices voor de betreffende tunnel [-]. 45

46 Om de formules toepasbaar te maken voor de fasen in het tunnelboormachine wordt een allerlaatste modificatie uitgevoerd. Dit leidt tot: Waarin: w z (x)verticale verplaatsing aan de oppervlakte [m]; áaandeel van de fase in het tunnelboorproces [-]; vdwarscontractiecoëfficiënt [-]; V t grondverlies rondom tunnel door boorproces [m 3 /m]; hafstand tussen maaiveld en tunnelas [m]; xhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]; 1,2indices voor de betreffende tunnel [-]. Voor horizontale verplaatsingen aan het maaiveld leidt dit tot: aan de oppervlakte [m]; áaandeel van de fase in het tunnelboorproces [-]; vdwarscontractiecoëfficiënt [-]; V t grondverlies rondom tunnel door boorproces [m 3 /m]; hafstand tussen maaiveld en tunnelas [m]; xhorizontale afstand vanuit de tunnelas [m]; Laxiale afstand tussen de middelpunten van de tunnels [m]; 1,2indices voor de betreffende tunnel [-]. Waarin: w z (x)verticale verplaatsing 46

47 4.17 Invoergegevens voor Meetgebied NoordError! Voor Meetgebied Noord zijn voorspellingen gemaakt ten aanzien van de te verwachten deformaties aan maaiveld. Hiervoor is een drietal berekeningen gemaakt, waarin enkel de parameter volumeverlies V t gevarieerd is. De ingevoerde waarden staan vermeld in voor de beide tunnels in de berekening Omschrijving Parameter Waarde Eenheid tunnel 1 tunnel 2 oppervlak van de tunnels A m 2 dwarscontractiecoëfficint v dekking + 2 D h m volumeverlies V t 0.5; 1.0; ; 1.0; 1.5 % van volumeverliezen per fase voor de Tweede Heinenoordtunnel, ter plaatse van Meetgebied Noord en Zuid. fase beschrijving soort zetting aandeel preconsolidatie zetting, en zetting of verhoging aan het front V f 20 % 3 zetting boven het schild V b 30 % 4 zetting bij de staartspleet V p + V v 30 % 5 tijdsafhankelijke effecten c 20 % 47

48 4.19 Uitkomsten voor Meetgebied Noord Op de noordoever zal begonnen met de aanleg van de eerste tunnel. Indien het boorproces volgens schema verloopt, dan zal de tweede tunnelbuis ongeveer een jaar later onder Meetgebied Noord worden aangelegd. Aangezien de cohesieve lagen beperkt aanwezig zijn, zullen de zettingen door consolidatie (fase 5) grotendeels ontwikkeld zijn. In de volgende tabel is aangenomen dat alle zettingen door consolidatie zijn geschied. De maximale zettingen zijn in de weergegeven. 48

49 Voor beide tunnels is aangenomen dat het volumeverlies V s = 1.0 % bedraagt Maximale maaiveldverplaatsingen Hieronder zullen alleen de belangrijkste uitkomsten in tabelvorm weergegeven worden. In zijn de uitkomsten van een aantal berekeningen grafisch verwerkt. zettingen aan maaiveld fase in het boorproces w z,max [mm] door aanleg van tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg van tunnel 1 & fase in het boorproces horizontale verplaatsingen aan maaiveld w x,max [mm] door aanleg van tunnel 1 w x,max [mm] door aanleg van tunnel 1 & Maximale verplaatsingen In de volgende tabel zijn de maaiveldzettingen volgens de formule van Sagaseta voor de aanleg van de eerste tunnel en na aanleg van de tweede tunnel voor verschillende volumeverliezen weergegeven. In zijn de uitkomsten van een aantal berekeningen grafisch verwerkt. maaiveldzettingen w z,max in Meetgebied Noord aanleg tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg tunnel 2 V s1 [%] w z,max [mm] V s2 = 0,5 % V s2 = 1,0 % V s2 = 1,5 % Uit de tabel is af te lezen, dat de maximale maaiveldzetting bij een normaal verloop van het tunnelboorproces van een tunnel zich tussen de 8 en 23 mm zal bevinden. Door aanleg van de tweede tunnel nemen de maximale zettingen toe tot waarden tussen de 12 en 36 mm. 49

50 horizontale verplaatsingen w x,max aan maaiveld in Meetgebied Noord aanleg tunnel 1 w x,max [mm] door aanleg tunnel 2 V s1 [%] w x,max [mm] V s2 = 0,5 % V s2 = 1,0 % V s2 = 1,5 % Uit de tabel is af te lezen, dat de maximale horizontale verplaatsingen aan het maaiveld bij een normaal verloop van het tunnelboorproces van de eerste tunnel zich tussen de 3 en 11 mm zullen bevinden. Na aanleg van de tweede tunnel zullen de verplaatsingen tussen de 7 en 20 mm liggen. 50

51 51

52 Voor Meetgebied Zuid zijn voorspellingen gemaakt ten aanzien van de te verwachten deformaties aan maaiveld. Hiervoor is een drietal berekeningen gemaakt, waarin enkel de parameter volumeverlies V t gevarieerd is. De ingevoerde waarden staan vermeld in voor de beide tunnels in de berekening Omschrijving Parameter Waarde Eenheid tunnel 1 tunnel 2 oppervlak van de tunnels A m 2 dwarscontractiecoëfficint v dekking + 2 D h m volumeverlies V t 0.5; 1.0; ; 1.0; 1.5 % van volumeverliezen per fase voor de Tweede Heinenoordtunnel, ter plaatse van Meetgebied Zuid. fase beschrijving soort zetting aandeel preconsolidatie zetting, en zetting of verhoging aan het front V f 15 % 3 zetting boven het schild V b 25 % 4 zetting bij de staartspleet V p + V v 25 % 5 tijdsafhankelijke effecten c 35 % 52

53 4.23 Uitkomsten voor Meetgebied Noord Op de noordoever zal begonnen met de aanleg van de eerste tunnel. Indien het boorproces volgens schema verloopt, dan zal de eerste tunnelbuis ongeveer een 5 maanden later onder Meetgebied Zuid worden aangelegd. In de schacht zal de tunnelboormachine worden gekeerd, waarna na slechts enkele maanden met het boren van de tweede tunnelbuis zal worden aangevangen. Aangezien er cohesieve lagen aanwezig zijn, zal het grootste gedeelte van de ontwikkeling van zettingen door consolidatie (fase 5) zich in een later stadium ontwikkelen. Dit betekent dat in eerste instantie de fasen 1 tot en met 4 een aandeel in de zettingstrog van de eerste tunnelbuis hebben. Consolidatie vindt daarna plaats. Een aantal maanden daarna zal als gevolg van de aanleg van tunnel 2 de fasen 1 tot en met 4 plaatsvinden. Daarna treedt fase 5 (consolidatie) voor de beide tunnel gezamenlijk op. In de berekening is aangehouden dat consolidatie als gevolg van de aanleg van tunnel 1 optreedt na fase 1 tot en met 4 van tunnel 2. In de volgende tabel zijn de maximale zettingen weergegeven. Voor beide tunnels is aangenomen dat het volumeverlies V s = 1 % bedraagt Maximale maaiveldverplaatsingen 53

54 In zijn de uitkomsten van een aantal berekeningen grafisch verwerkt. Hieronder zullen alleen de belangrijkste uitkomsten in tabelvorm weergegeven worden. zettingen aan maaiveld fase in het boorproces w z,max [mm] door aanleg van tunnel 1 w z,max [mm] door aanleg van tunnel 1 & fase in het boorproces horizontale verplaatsingen aan maaiveld w x,max [mm] door aanleg van tunnel 1 w x,max [mm] door aanleg van tunnel 1 & Maximale maaiveldverplaatsingen Hieronder zullen alleen de belangrijkste uitkomsten in tabelvorm weergegeven worden. In zijn de uitkomsten van een aantal berekeningen grafisch verwerkt. maaiveldzettingen w z,max in Meetgebied Zuid aanleg tunnel 1 (fase 1-4) w z,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 (fase 1-5) V s1 [%] w z,max [mm] V s2 = 0,5 % V s2 = 1,0 % V s2 = 1,5 % Uit de tabel is af te lezen, dat de maximale maaiveldzetting bij een normaal verloop van het tunnelboorproces van een tunnel zich tussen de 7 en 18 mm zal bevinden. Door aanleg van de tweede tunnel nemen de maximale zettingen toe tot waarden tussen de 13 en 40 mm. horizontale verplaatsingen w x,max aan maaiveld in Meetgebied Zuid aanleg tunnel 1 (fase 1-4) w x,max [mm] door aanleg tunnel 1 & 2 (fase 1-5) 54

55 V s1 [%] w x,max [mm] V s2 = 0,5 % V s2 = 1,0 % V s2 = 1,5 % Uit de tabel is af te lezen, dat de maximale horizontale verplaatsingen aan het maaiveld bij een normaal verloop van het tunnelboorproces van de eerste tunnel zich tussen de 3 en 9 mm zullen bevinden. Na aanleg van de tweede tunnel zullen de verplaatsingen tussen de 8 en 24 mm liggen. De maximale horizontale verplaatsingen bedragen ongeveer de helft van de maximale zettingen. 55

56 56

57 HOOFDSTUK 5page \* arabic393 VERANDERING CONUSWEERSTANDEN IN DE OMGEVING 57

58 6.1 Inleiding 58

59 Een probleem tijdens het aanleggen van tunnels is dat aan het maaiveld zakkingen optreden. In slappe gronden, zoals zand en klei, wordt rondom de vrijkomende holte een betonnen tunnelbekleding aangebracht. Dit kan gebeuren voor of tijdens de ontspanning van de grond. Bepaalde tunnelboormachines, zoals het slurry-schild of het gronddrukbalansschild, zijn in staat de grootte van de grondverplaatsingen rondom de tunnel te beperken, zodat aan het maaiveld beperkte zakkingen optreden. Door de grondverplaatsingen rondom de tunnel treden tevens spanningsveranderingen op in de omgeving. Met behulp van het 2D eindige elementen programma Plaxis zijn onder andere de spanningsveranderingen in de omgeving bepaald; zie onderdeel 'Plaxis-berekeningen, deformaties van de grond, spanningsveranderingen in de omgeving en gronddrukken op de tunnellining'. Op basis van de met Plaxis berekende horizontale korrelspanningsveranderingen is met behulp van een empirische relatie een verband gelegd met de conusweerstand. De verandering van de conusweerstanden in de omgeving zijn bepaald ten gevolge van de aanleg van één tunnelbuis, zowel voor meetveld noord als zuid. De in het Predictieplan aangegeven bepaling van de spanningsveranderingen met behulp van empirische en analytische modellen is niet uitgevoerd, daar de modellen ter bepaling van deze spanningsveranderingen niet bestaan. In paragraaf. is het verband tussen de horizontale korrelspanningsverandering en de verandering van de conusweerstand nader aangegeven. De resultaten van de verandering van de conusweerstanden voor en na het boren van de tunnel worden in paragraaf 6.3 behandeld. Tenslotte worden in paragraaf 6.4 de conclusies gegeven. De predicties zijn voor twee locaties uitgevoerd, te weten ter plaatse van meetveld noord en zuid van de Tweede Heinenoordtunnel. Hierbij is gebruik gemaakt van de Parameterset voor de predicties [Para]. 59

60 6.3 Verband tussen spanningsverandering en conusweerstand 60

61 Het verband tussen horizontale korrelspanningsverandering en verandering van conusweerstand is met behulp van een empirische relatie vastgelegd [Broug]. De conusweerstand wordt namelijk recht evenredig verondersteld met de horizontale korrelspanning. De optredende verandering van conusweerstand, voor en na het boren van de tunnel, is dan uit te drukken in een verandering van de horizontale korrelspanning [Dalen]. Met behulp van het 2D eindige elementen programma Plaxis zijn de horizontale korrelspanningsveranderingen in de omgeving bepaald. Op basis van de met Plaxis berekende horizontale korrelspanningsveranderingen kan derhalve een verband gelegd worden met de verandering van conusweerstand, te weten: Waarin: q c,nieuw conusweerstand na het boren van de tunnel [kn/m 2 ]; q c,oud conusweerstand voor het boren van de tunnel [kn/m 2 ]; S xx,nieuw horizontale korrelspanning na het boren van de tunnel [kn/m 2 ]; S xx,oud horizontale korrelspanning voor het boren van de tunnel [kn/m 2 ]. 61

62 62

63 In bijlagen 14 en 15 zijn de resultaten van de Plaxis-berekeningen van de horizontale korrelspanningsveranderingen als functie van de diepte, het opgelegde volumeverlies en de afstand tot het hart van de tunnelbuis voor meetveld noord en zuid weergegeven. Deze gegevens zijn voor zeven verticalen grafisch verwerkt. De horizontale korrelspanningsveranderingen zijn recht evenredig met de verandering van de conusweerstand (zie paragraaf 6.2), dus kunnen de horizontale korrelspanningsveranderingen (S xx,nieuw /S xx,oud ) als verandering van de conusweerstand (q c,nieuw /q c,oud ) worden gehanteerd. In tabel 31 en 32 zijn respectievelijk voor meetveld noord en zuid, voor drie verticalen van het hart van de tunnelbuis, de verandering van de conusweerstanden vermeld. De in de tabellen aangehouden niveaus komen globaal overeen met het midden van de verschillende grondlagen. De verandering van de conusweerstanden neemt, in z'n algemeenheid, in geringe mate af bij toename van de afstand tot de tunnelbuis. Tevens is in het algemeen op te merken dat bij het vergroten van het opgelegde volumeverlies de verandering van de conusweerstanden toeneemt. Tabel 31.Verandering conusweerstanden (q c,nieuw /q c,oud ) meetveld noord Diepte t.o.v. NAP 0.5% vol.verlies 1.0% vol.verlies 1.5% vol.verlies 0 m 5 m 20 m 0 m 5 m 20 m 0 m 5 m 20 m De horizontale korrelspanningsveranderingen zijn als functie van de fasen van het tunnelboorproces en de afstand tot het hart van de tunnelbuis in bijlagen 16 en 17 voor meetveld noord en zuid weergegeven. Deze gegevens zijn voor zeven verticalen grafisch verwerkt. Uit de grafische weergave blijkt dat bij het vorderen van het boorproces de horizontale korrelspanningsveranderingen, en dus ook de verandering van conusweerstanden, in het algemeen toenemen. 63