Estudo das deformações desenvolvidas em solos moles durante a construção de túneis com maquinários tipo TBM-EPB
Autor(a)
Colque, Edwin Santos
Orientador(a) Coorientador(a)
Rodríguez Rebolledo, Juan Félix
Contato email
santosedwin07@gmail.com
Data de aceite
2023-07-12
Data de disponibilizacao
2023-07-12
Data de publicacao
2023-07-12
Data de defesa submissao
2022-11-25
Citacao
COLQUE, Edwin Santos. Estudo das deformações desenvolvidas em solos moles durante a construção de túneis com maquinários tipo TBM-EPB. 2022. xix, 94 f., il. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022.
Resumo Portugues
As obras subterrâneas são cada vez mais importantes para a sociedade devido ao crescimento
permanente das áreas urbanas, tanto em população quanto em área geográfica. Como
consequência, nos últimos anos, foi construído um dos maiores túneis urbanos do mundo em
solos lacustres na Cidade do México, chamado Túnel Emisor Oriente (TEO). As difíceis
condições dos solos lacustres exigiram o uso de tecnologia de ponta para a escavação de grandes
túneis, como o uso da tuneladora tipo TBM-EPB. No entanto, em alguns trechos do suporte do
túnel, durante sua escavação, foram determinadas algumas convergências relativamente altas
tanto verticais quanto horizontais de até 17 e 14 cm, respectivamente. Nesse contexto, como
parte de um projeto de colaboração entre a Universidade de Brasília (UnB) e o Instituto de
Engenharia da Universidade Nacional Autônoma do México (UNAM), foi realizada uma
pesquisa com o objetivo geral de desenvolver um estudo de análise paramétrica tridimensional
para entender quais são as variáveis que têm maior influência nas convergências e nos
deslocamentos superficiais quando um túnel é construído através das argilas lacustres da Cidade
do México com TBM-EPB. Os parâmetros de resistência e deformação da argila lacustre
obtidos nos ensaios triaxiais CU e CD foram validados e ajustados através do módulo SoiltTest
do Plaxis, utilizando os modelos constitutivos Soft Soil e Soft Soil Creep, este último
considerando a velocidade de aplicação da carga. Para a análise paramétrica, foi utilizado o
método dos elementos finitos (MEF, software Plaxis 3D). A partir das análises paramétricas em
condições não drenadas, foi possível determinar que as convergências do sistema de suporte
são influenciadas pela magnitude da pressão da frente de escavação, da pressão de injeção e,
principalmente, pela rigidez do sistema de suporte e pela magnitude do rebaixamento das
condições hidrostáticas. Mediante as análises em condições drenadas, foi possível determinar
que as convergências do sistema de suporte são influenciadas, principalmente, pela magnitude
do rebaixamento das condições hidrostáticas e pelo tempo de construção (creep), determinando
assim as convergências máximas medidas no TEO para um rebaixamento de 70%, usando o
modelo Soft Soil, e de 40%, usando o modelo Soft Soil Creep.
Resumo Ingles
With the growth of urban areas in terms of population and geography, underground structures
are increasingly relevant to society. Recently, one of the largest urban tunnels in the world has
been built in lacustrine soils, the Túnel Emisor Oriente (TEO), located in Mexico City. The
difficult conditions on that soil required cutting-edge technology for excavating large tunnels,
such as using the EPB-TBM technique. However, when measuring convergences in the support
system during excavation, in some sections of the tunnel, relatively large values of vertical and
horizontal convergences were measured, up to 17 and 14 cm, respectively. Within this context,
as part of a collaboration project between the University of Brasilia (UnB) and the Institute for
Engineering of the National Autonomous University of Mexico (UNAM), the present research
aims to develop a three-dimensional parametric analysis to study the variables that influence
the support system convergences and surface displacements when the tunnel is constructed with
EPB-TBM technology in the lacustrine clays of Mexico City. The strength and deformation
parameters of the lacustrine clay obtained from the CU and CD triaxial tests were validated and
adjusted through the SoiltTest module of the Plaxis software, using the Soft Soil and Soft Soil
Creep constitutive models, the latter considering the speed of load application. The finite
element method (FEM, Plaxis 3D software) was used for the parametric analysis. From the
analyses under undrained conditions, it was possible to determine that the convergences of the
support system are influenced mainly by the face pressure, grout pressure and, mainly, the
stiffness of the support system and the magnitude of the pore pressure drawdown. Considering
drained conditions, it was determined that the convergences of the support system are
influenced mainly by the magnitude of the pore pressure drawdown and the considered
construction time (creep), thus the maximum convergences measured in TEO were determined
for pore pressure drawdown conditions of 70%, using the Soft Soil model, and of 40%, using
the Soft Soil Creep model.
Resumos em outros idiomas
spa: Las obras subterráneas son cada vez más importantes para la sociedad debido al crecimiento
permanente de las áreas urbanas, tanto en población como en área geográfica. Como
consecuencia, en los últimos años, fue construido uno de los túneles urbanos más grandes del
mundo en los suelos lacustres en la Ciudad de México, denominado Túnel Emisor Oriente
(TEO). Las difíciles condiciones de los suelos lacustres demandaron el uso de tecnología de
punta para la excavación de grandes túneles como el empleo de tuneladora tipo TBM-EPB. Sin
embargo, en las mediciones de las convergencias, en algunos tramos del revestimiento durante
su excavación, fueron medidas algunas convergencias relativamente altas tanto verticales como
horizontales, de hasta 17 y 14 cm respectivamente. En este contexto, como parte de un proyecto
de colaboración entre la Universidad de Brasilia (UnB) y el Instituto de Ingeniería de la
Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), fue realizada una investigación que
tiene por objetivo general, efectuar un análisis paramétrico tridimensional que permita ayudar
a entender cuáles son las variables que tienen mayor influencia en las convergencias del
revestimiento y en los asentamientos superficiales cuando un túnel es construido a través de las
arcillas lacustres de la Ciudad de México con TBM-EPB. Los parámetros de resistencia y
deformación de la arcilla lacustre obtenidas de los ensayos triaxiales CU y CD fueron validados
y ajustados a través del módulo SoiltTest de Plaxis usando los modelos constitutivos Soft Soil
y Soft Soil Creep, este último considerando la velocidad de aplicación de la carga. Para el
análisis paramétrico fue utilizado el método de elementos finitos (MEF, software Plaxis 3D).
De los análisis paramétricos en condiciones no drenadas, fue posible determinar que las
convergencias del revestimiento son influenciadas por la presión del frente de excavación,
presión de inyección, y principalmente, por la rigidez del revestimiento y la magnitud del
abatimiento de las condiciones hidrostáticas. De los análisis en condiciones drenadas, fue
posible determinar que las convergencias son influenciadas principalmente por el abatimiento
de las condiciones hidrostáticas y el tiempo de excavación (creep), determinando así las
convergencias máximas medidas en el TEO para un abatimiento del 70%, usando el modelo
Soft Soil y del 40%, usando el modelo Soft Soil Creep.
Unidade academica
Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Geotecnia
Agencia financiadora
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Idioma
por
Tipo de documento
Dissertação
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
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