2 JULI 2001, FORT VOORDORP IN GROENEKAN

F300 PRAKTIJKONDERZOEK BOTLEKSPOORTUNNEL 2 JULI 2001, FORT VOORDORP IN GROENEKAN

DEELNEMERSLlJST

P. Afsch rift R.J. Aartsen dr.ir. A.P. Allaart J.A. Amesz

H. Awaad L. Ballesteros B. Berkhout A.B.M. Blom lr. F. de Boer A. de Boer P.J. Bogaards J.P.M. Bol

ir. H.A.N. Boomars ir. J. Brinkman E. ten Broecke W. Broere Z.W. Bruinslot B. Bruinsma H. Burger L.M.A. Claes H. Cordes J. van Dalen J. K. van Deen H.J.R. Deketh ir. H.R.E. Dekker T. Dekker D. Delbaere ir. S. Delfgaauw dr.ir. J.P.B.N. Derks A. Dijkhof

J.P.W. van Dongen

N.V. Denys Holland Railconsult Holland Railconsult De Weger BV Holland Railconsult Consortium Bouygues/Koop Witteveen

+

^Bos

Holland Rai Iconsult Holland Railconsult Bouwdienst Rij kswaterstaat De Weger BV

Ingenieursbureau Amsterdam Strukton Betonbouw bv GeoDelft

CoB TU Delft

Schokindustrie bv HSL-Zuid\DHV M&I

HSL-Zuid, projectbureau NOH Bouwdienst Rij kswaterstaat IMM

Gemeentewerken Rotterdam GeoDelft

HSL-zuid

CoB

Dura Vermeer Beton- en Waterbouw BV N.V. Denys

Tauw b.v.

Bouwdienst Rijkswaterstaat Consortium Bouygues/Koop IH C Tunnell ing Systems

ProCap Projectmanagement De Weger BV

Bouwdienst Rijkswaterstaat

Zorge en Partners Public Relations Bouwdienst Rijkswaterstaat

Gemeentewerken Rotterdam GeoDelft

GeoDelft

Van Hattum en Blankevoort N. V. Westerscheldetunnel GeoDelft

Consortium Bouygues/Koop Randstad- Tram

Fugro Ingenieursbureau Iv-Intra b.v.

GeoDelft HBG Civiel H BG Civiel Arcadis

Arcadis Infra BV van Hattum & Blankevoort

Projectorganisatie Betuweroute TU Delft Werktuigbouw

Witteveen

+

^Bos

Tauw b.v.

Kleefmann Communicatie Advies & tekst Holland Railconsult

Ballast Nedam TNO Bouw

Bouwdienst Rijkswaterstaat Projectbureau N oord/Zuidl iln IHC Tunnelling Systems TND-NITG

Bouwdienst Rij kswaterstaat Boortunnelcombinatie v.o.f.

Evers en Manders Consult Projectorganisatie HSL/Zuid KMW/HBG Civiel

Grontmij A& T bv Holland Railconsult

Conso rti urn B ouyg ues/Koop A. van Eck

ir. M.A. Elsman P. Ëngels E. van der Esch F,A. Fecken A. Feddema ir. J.W.deFeîJter J.C. Galjaard J .A.A. van Gorp ir. G. Hannink J. Harnois

D. Heslenfeld lr. F.J.M. Hoefsloot Y.M.J.J. Hallman V. Hopman

A.Q.C. van der Horst E.J. Huiden

E. van Jaarsveld ir. J.A.G. Jansen ir. H.J.J. Jille ing. J.H. Jonker lr. J.F.W. Joustra F.J. Kaalberg ing. J. Ketel G. Kleefmann M.P. Koningen mw. A. Kooistra ir. G.M.A. Kusters F. Kwaaitaal L Kwak

M.W.P. van Lange drs. G. de Lange ir. P.H.M.J. Langendijk ir. M.S. Langhout E.J. Langkamp ir. W.L Leendertse Ir. R. de Leeuw T. van der Lljke Ir. S.J. Lokhorst D. de Lorenzi

BLAD 3 van 1

U. Maidl R. Majoor P. Manders J. H.J. Manhoudt C. Meulenbelt ir. D.J. Molenaar H. Mortier M. Mos E. Munster

N.M. Naaktgeboren H. Netzei

H.H. van Oosten dr.Ir. G.P.C. Oosterhout C. Ostendorf

ir. N. Otaredian H. Paeher lr, J.F.C. van Pelt ir. J.G.S. Pennekamp ir. R. Peters

ing. T. Peters A.P.M. Plagmeijer R. Plugge M.P. Quaak Ir. L. de Quelerij M. Regelink ir. T. Regtuijt F.A. van de Ridder S. Rodenhuis ir. P.A.A. Roelands ir. F.H.

P. Ros B. Safari

P.G.F.J. van der Sanden J. Saveur

E.J. Sehoute H. Schuurman M.J. Segaar A.J. van Seters R. Slieker

J.W.B. van Staveren

Ingenieursburo Maidl & Maidl Ballast Nedam

Evers en Manders Consult Oranjewoud

Holland Raileonsuit TNO Bouw

Comol Tunnelbouw Holland Raileonsuit Bouwdienst Rijkswaterstaat B ouwd lenst Rij kswaterstaat Witteveen

+

^Bos

NS Railinfrabeheer TNO Bouw Cauberg-Huggen Advexis BV

Gemeentewerken Rotterdam Holland Ral Iconsuit W L/Delft Hydraul ies Bouwdienst Rij kswaterstaat GeoDelft

T&E Consult

Fugro Ingenieursbureau Van Hattum en Blankevoort Fugro Ingenieursbureau Tec/Fuqr o

GeoDelft

Fug ro Ingenieursbureau Bouwdienst Rijkswaterstaat NS Railinfrabeheer

Frans Rolf Intra-advles Meeal Applied Meehanies BV Bouwdienst Rijkswaterstaat Holland Railconsult Van Hattum en Blankevoort Baggermij BoskalislHydronamix Holland Railconsult

Hogeschool AI kmaar Fugro Ingenieursbureau NS Railinfrabeheer Cobouw

Holland Rallconsult Tubecon

Bouwdienst Rijkswaterstaat WL/Delft Hydraulics De Weger BV Witteveen

+

^Bos

GeoDelft Tec/Fugro P3BJ

TU Delft Civiele Techniek ProCap Projectmanagement Koenders Instruments B. V.

NS Railinfrabeheer JTM

TU Delft, Technische Aa rdwetensc:happen Herrenknecht

TU Delft

Bouwdienst Rijkswaterstaat Croon Elektrotechniek

APPR Management Consultants b.v.

Strukton Betonbouw Consortium Bouygues/Koop Gemeentewerken Rotterdam TUDelft

Grontmij M aunsell TBI Haverkort JTM

Ballast Nedam

TEe

Bouwdienst Rijkswaterstaat Visser &Smit Hanab Maidl & Maidl CV

Heerema Ondergrondse Infrastructuren Gemeentewerken Rotterdam

Bouwdienst Rijkswaterstaat Nijgh Periodieken bv

t1~~

:::::::::r:=f=::::::::;:::::::::::::::·:;:::': :.:: :.:::::

t f :::: ... ::: ... ~:: ... ~::.~ ..::.:::: ..:::::: ..:.:: ... ~::.~:::::.::.:::.:::~.::~.::::::::.:::.:::.~:'.' :'.: .':: :'.:.:::.:::.~.:.: ..

1jj~~~1~~tt\tiiji~i~~tf~~~~~~~~\;~~~~l~l[];

1995:1<'100 Tweede Heinenoordtunnel

1997: F300 (vhl<300) Botlel<spoortunnel

boren: april 1999 - december 2000

2000: Gemeenschappelijl< Pral<tijl<onderzoel< Boortunnels

Masterplan voor: Westerscheldetunnel Sophiaspoortunnel

BoortunnelGroene Hart

Tunnel Pannerdense I<anaal Noord/Zuidlijn

Il'Il!5a13leJLJi zm •.. ICENTIUM ONDERIIONDS "UWENI·.

I i I

13.45-14.00 uur - Opening - Ir. Freerk de Boer

- • ^---

Holland Rarlconsutt

... De Botlel<spoortunnel • ing. Jan Jonker, Betuweroute

14.0S-15.15uur ParaUelsessies I A en B

A • Spanningen en gronddeformaties t.g.v. het boorproces ir.F.J.M. Hoefsloot, Fugro inge.nieursbureau B.V.

• Automatische systemen voor het meten van zakldnqen Ing. T. Peters, Geodelft

Il'R5ll1áleJtI'2l))) l'UUI1'RU~ OBrtERI•• ^O"OS laouwENI

B ... l<aderstelUngvan het onderzeek ... Ir. Joh. G.S. Pennekamp WL /DelftHydrauli cs

... Metingen ...ing.B.F. Hoogzaad., IJouwdienstRWS

... Modellen, predicties, terugl<oppeling voor avegaar en mengl<amer Dr. A.M. Talmon, WL I DelftHydrauUcs

... Opmerl<eliJI<ezaken ultmetingenvoor avegaar en meng kamer Ir. J. F.W. Jeustra, TU Delft

15.15 ...15.45 uur Pauze

I..•. Pre61tatlejlJi 2XXl1 .. CENt.UMONDER .•• OHIS .eu ^{WEN I.}

• . I t I

15.45 ...16.35 uur ParallelsessiesIIA enB

A - Predicties dynamische aspectenproefval<Botlekspoortunnel

"

Dr. Ir. H.G. Stuit Ho--'i ... la-nd--R-allconsult

- Trlilingsoverdrachtmeting in de Botlel<spoortunnel Dr..lr..G.P.C ..van Oosterhout, TNO Bouw

B - Statischerel<m.etingen in de montagefase Ir ..D.J. Molenaar, TNO Bouw

- Interpretati e meetresultaten,

Dr. Ir. A.P..Allaart ^{~ "} .•...

Holland Ratleensult 16.40-17.00 uur Plenaire afsluiting

- Pral<tijkonderzoel< boortunnels:Essentieel voor kennisniveau ?

Ir. W.L..Leendertse, ProjectdirectieHSLlZuid

17.00-17 .. 30 uur Borrel

I ^{~e]lli 2!XIJ} _ICf.Hnu~ 0.OEIt16ao.os ~.UWEHI

.

: "

:'

.'

• •••

.:,

. ••

:..::'

,.,

:

",

::' ":::

.... : :::::

-,,::

;'

~

.::::.

:..

1,t

···i< .. ·lll~~

....

....

-- _th cu

- e ^e _CU

"

'1;1;, :\t~

<

c

~,

~

'0 ~:

~ ID

I I

c cu .c ..,

u Rl

.c u

en c

c cu

.., cu

.- .., ^I- _cu

I- o

Boortunnel

• Bijzonderheden TBM

- Waterdruk 3,5 bar voor EPBzeer hoog in combinatie met Pleistoceen zand.

- Schuim / conditioneringsmiddelen - Afvoer van grond

• De toepassing van dikstofpompen op schroef transporteur.

• De grond hydraulisch afvoeren middels een slurryfierbox.

- Grondverbetering ter plaatse van de ontvangstschacht

.... ..•'^.:.

:~

Conditionering

• Creëren waterkerende laag

• Beheersing draaimoment snijrad

• Demping van steundrukschommelingen

• Waarborgen drukafbouw avegaar

• Waarborgen van de verpompbaarheid met

dikstofpompen

c: QJ

V')

c:

ra .- E s: :J

v

V')

O·

100

Voortgang- ·zuideli'ketunnelbuis

1250

46

750

- ---

-

~

- - ~-

80 r ---

⁷¹

¹⁰⁰⁰

- ^c _cv

.5 -

0\_•••

^{cv 60}

.€ =

" 2

~ 40

cvcv 3:

20

63 60

54 --ss-n56--

46 48

43

3434 500

3 3

13

28 29

25

13 13 14

19 19

-" -lS- 250

12

o _ J.J...R"11

II II II IIIII I I I I I II II III I II I I II 0

o ·1

"1' •••••••ql+ll' 'luI' ! jl 11''I' , I! Ij' ! I' I, I 1I1I, I lil! I! 11'! I' II! I, I I, I 11 f I I,! I, I III

'I'

11'11''I' 11'',' '" II! , " I,I

'I'

')I'!

0 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 1 2 3 4

weeknummer

ê _cv

0\C

eh

-

^InCV

\ol

2

Q.•••

e e ..a

0\

e

AS0'1

1': 8 _>

- ^e

G.l 0')c::

:s

G.l

t5

_:::J

"ti

e

0- .ll::

G.l

;

lIoortl8AgnoordeiiJketunneibuis

100

87

80 - - - ~ 976 80 +--- -- - -- 77-· .- -- - - - - - -

69 71

65

60

-1.- - - I L __ ._ __" _ -

58_

^{- - - I I "" I~_}

49

45

40

-4-- - - -. • . . --~ .- . . --- - - -

20 -r- - - -14

o

52

₅₁

52

48 46

1220

ê

_G.l

0')

e

";:

732 -

^fI)(\)_(,)

e e-

e e

.Q 0')c::

<ti

~ e e 27 >

_ J_B.

^{_I LIL _I l I 1__ • •}

12 12

488

244

o

weeknummer

o

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

.-. Q. _N

.- _•a. sc _••

'"

lil CU

me

I- eu

- _-*

.- I: _{•• Q.}

.c lA

. ••• -

~

I: o

••• ••• _w

eu lA lA lA

o ••

u

COBI300·· onderzoek

Hergebruik ontgraven grond

;:u \b

MQl MQ2 MQ3

Meetpalen

IBBS

Meetringen Tunnelboormachine Dwarsverbinding

Trillingsmetingen

Drukmetingen

----_._._.,---_._---_._--_._---_

^.•_---_._-_.----

•

.- •

- ^LL.

J. •

.-

INHOl.JD.PIESEN"fA"fIE

-Onderzoeksvragen

-Inrichting van de· metlngen en overzicht m eetkruizen

-Predicties

-Werl<wijze I stand· van zaken

-Presentatie.grafiel<en en .toelichting -Maaiveldzettingen

-boorparameters - maaiveldzettingen -Vervorming· in de grond

-Gronddrul<metlngen

-Waterspanningsmetingen voor het boorfront -Conclusies

I Pr"l;!;ErtlIie Julzm Itl!:N'fIU'~ .NDERlaROKDS ~ou WE 11I1

.~~-

:;:::;:;::;:.:."...

ONIERZOEK.S\lRAGEN

-\laststellen initiële bodemtoestand -Gronddeformaties in de om gevin 9

-Spannlngsveranderingenin de grond (korte en lange termijn) -Relatieboorfronldrul< • zettingen/spanningsveranderin gen

-Relatie groutinjecti eproc es • zettingen/spanningsveranderin gen -Relatle volumeverliezen • zettingen/spanningsveranderingen

-Bepalen tijdsafhankelijl< grondgedrag

I"'" ^{zco lCENTRU~} O•• ER~RO.OS I'OUWENI

I~· .. ^~N ...·.•.•..•••..• ·

,.l/i

;:3:.:W

;::::;:;:;:;:;:;

OVERZICHT MEETKRUIS -zakhaken

-2 heUingmeetbuizen -4extensometers

-24 gronddrul(cellen ^(MQ2 en ^MQ4)

-2 waterspanningsmeters tussen de tunnels in

-waterspanningsmeters voor het boorfront ^(MQl en ^MQ4)

I P!'ESEI1aItejlJl zm ICEI'tTRU ~ 01lI)ER 1•• 0"8$ ~ouw ^EJII

,...

Cl ••••

:E ..., Cl) •••• :::J

or::

~ \

I- LIJ W :E

I-

:E \

Q ~

•••• N

\

or:: -:s ^...•

^Q)

LIJ I

c >

~.

~

:~'

:E

PREDICTIES SPANNINGEN EN DEFORMATIES ONDERGROND

-Rllkswaterstaat (DWW en BD) -EEM~berekeningen in PLAXIS -HardenlngSoll~model

-fasering· boorproces

-variatie in groutdrul<case 1 t/m 4

case ¹ case 2 case 3 case ⁴

I ^{~eJLlI2OOJ .1••.} CUTltUM ORDER •.·.. IONDS 8<G: ^{UWEIf I.}

I i I

WERI<WIJZE / STAND VAN ZAI<EN EVALUATIE -Partijen: IGR,BNEen Fugro

-Plan vanaanpal<opgesteldin juli 1999

-Verwerldngmeetgegevens; vergelijldngmel predicties -Ie passageMQlt/mMQ3

-Ie passageMQ4 t/mMQ6 -2e passage ·MQl t/mMQ3

-2epassageMQ4 t/m MQ6 (nog uit te voeren) -Voorstellen voor gedetailleerde evaluatie

-Gedetailleerde evaluatie en rapportage (nog uit te voeren)

l-e ^{J LI'2XXJ 18EN1'RU~} O.DER~RO"" ~.UWUI

II'I'lse"SIe J LJI2OOl

PRESENTATIEGRAFI EK ENEN TOELIC HTING

-Maaiveldzettingen

-Boorparameters - maaiveldzettingen -Vervorming in de grond

-Gronddrul<metin gen

-Waterspannlngsmetingen voor hetboorfront

ICENTRU~ ONDeR1a.OHS ~OUWlNl

:'::

^.:::.

("

I ^{[I':...•. •:•. :· :·.:· :•. :· :•. :•... :•. :•... :.: .•... :•..•}

.:.::..:...::::..:..• :~.:::~:-...::~~~y:::.~..:::'~:1 :::;:)

{rf

.:;:;:.':::~::::'.... ..::...::....:~...:1....:1....:1....:l....:1....:;

::111: ::.'::::

:~iI:.:•. ·.:.:.::·.::·.::'.·..:.' .••. ' ..•.••:••. ::.:' ..••.:.•: :•.... ::: :.• :.::

:r.:::; ::\'

ft: .:.:::.:::.:.:.:.:

.:.:::t:.1:.~:·...::.:.:..:~::t:.~.: ::;:::::;:

:.:::.;.' t1!f

.•:1::·::

lil _6" t'l E

~

^I!

I

!I iS

~ * ^{~ I}

^"!

"! ^'1l

..:

t-

i ••

_" ^{;;- !:!}

.. _{i ~ ~}

li

i I ! ^{! j} i ^"

^{III lli}

j ^"1

!

^g

^~

^lil

i ^i. .. _{•• i i} ^..,

co

J i e- l! i ^lil. _lt

i _i ..

^~. _{.ii G}

^,.,

_Al

^...

^M.

_{l i ~}

ooi; lil

!

«

I

t:

..

I ^%

^.

^{~ ~}

,

f

,

I

'.

-

,,

I

,

1

, .'

!

f

,

i r

__ J_, L __

I ,

,

I I I I I I I I I

- -~~-

I_,

, ,

I

,

I

I I I

~._---~----+---- ~

1

. t; - - ".

I

!

I I I

,

I I

iî"••• J "1 "" ~ ,.. .;. _. _ 1- _

s e

,

I I I I I

I I

'A_+. -I _

I 1

,

t-.----

,

l,

I I

t .;

I

I

^I

~ :

_I

r--

I I I 1 -!--

I I

. ,

~.~-,..--

I

,

1/ -- - - -1- - - - - r- - - ~

, I

I ,

I ,

, I

, _I •

.. ~

; . ~ ^....,

I

CD

"

.twwJi~

DWARSTROG

Meetkruis Maximale PredIctie Predictie Opmerldngen

zettIng Case 1 Case 4

mm mm mm

Mll ..zuid -95 tot 60 32 70 Bij••kabels-en •.leidingenstrook

Ml2 ..zuid 12tot 21 34 51 E..tac ••··proef

Ml3-zuid 22tot 37 33 44 In de orde van case 1

Ml4 ..zuid 32tot 59 22 50

MIS-zuid -4 tot 109 22 155 Problemenaanhetboorfront

Ml6-zuid -17 tot 27 30 90 In grondverbeterIng

MIl ..noord ..7 tot 82 32 70 Boren en damandtrekken

MQ2..noord 8tot 13 34 51

Ml3 ..noord 17 tot 21 33 44

l~eJlll zm I ^UNfRU 7 ONorR1_,UIIOS ~OllWUI

'::-.

~

MAAIVELDIETTINGEN / LANGSTROG 1E PASSAGE MQ3

I lil

•.t .~'"!" 1

, I I

I I f

t :r I l

j j; I I

'1~' -~ _. .~-.~~. - ~,I~ -" >"

I I I

I I

I ^{i l} L~.

^Rl'purn~r

^I

• • ~ _ ~ m

LlI11lJ$f$'(pf Zu~1t

~

I

I

f

..liL^{11 ••• •·} _^----.-- ,-~I .'.I

b10

e

f 1

--f'»'>V- ---~

f I

I !

I I

'î'

,

••111""- - _ ••

I 1

,

._,--~... -t,---

I I I .1

.;.

I f f f .1 I I 1 I

4S

-4.

.41é':- -

I-ajU; ^zro

1•. Nov.•1•••• ~~tBer8DH1T~

"I

,

~;l(Hh"'ll.w 1'lB-~,'II~!l$,~~

Tm!' .t'!l.Q'"

."~1~""~

_{'~llMi1l 1l,~:OO}

l!!!ilt· t.l!m

,

r I

,

,

L

~,~»;1Il<.lI;Q)

lt.~I* 1~;<l':l\Il

1l~1I:Ni ••

- - r "'*'",53!11l1l1\~

, ••..~.1!l\il!i15'm;lHl JW:~t.4_'"

f

t- ·-S:;~~··-'-?'-~- ~ 34&

I

~

1l>.$«1'"'~"U~ll(J Hlr.l:21.1 ••

~3!ll*,""(!

t'.l!I"l'" ~ll!I Wo!(3ll:<lll

TM:n:!!",

" ,

I f I I

'iI'"~I1''''••••410 20'lll>",,-I~!;óIt 11.1lll.'OO f8l\t>:Ill.4 ••

~:ltl1l1l1\.~

:rl~I~11:11~Mill TlI!M.4M!Y\

If:lU'TRU~ l)".ER~lrUID$lBOUWE.'

1~~~~~~~~~:::·;.

~~}~~~{:;:;:~:~::>:::>:'.

MAAIVEI.D;ZETTINGEN I LANGSTROG lEPASSAGE MQ3

FJWlGAV

40, 45, 40"

,·;1,0 40 ••20 -10

o

10 20

l~ejUi ^2lXXl

317 G-EH> 335

- 336

f3-'f,''''À 331 08..&e,,-1999 08:30:00

Um

22-Se,,-199911 :00'00

ItENTflU~ •••• DEaIGRClNDS ~.UWEN

'?~~iit~: .•,.,., •••. :;;:;;::;;:;:::;;;;:;;;:;::.;.;.> •••.••.•-.-.-•.•.•.•.• -.-•• -•• ,;.::::

Pree1aöeJlJi 2CO)

C8NCLLJSIESMAAIVEI.DIETTINGEN

-Grote variatie inbereil<tezetting aan maaiveld

-Excentrische zettingstrog bljzuidbuis(injectiepunten 1, 2, 4 en 5) -Symetrischezettingstrog bijnoordbuis (injectiepunten 1 en 6)

-Zettingstrog .:Ujl<tietssmallerdan vo.lgenspredicties

-Externe omstandigheden bij MQ1 hebben de zettingen nadelig beïnvloed

-Het boorproces is zeker niet overal constant ·geweest wat in de zetting tot uitdrukldng kemt

-De zetting voor het boorfront bedraagt ca. 30 % en is hiermee relatief groot

II!NTIU'~ OIUtf.a~RIJJDS ~OUWENI

GEMIDDEI..DE.BOORIRUK

..2 drul<dozenQP dull<wand, 400 mm bovenasnlveau

' •... ^'

E4 "--l

~ 2 3

-e o

.8 ²

(1)

"'0

(1) 1

"'0

"'0

.- E 0

₍₁₎

<.9

-1e buis

-2e buis

o _{200 400} 600 800 1000 1200 1400

I ^{Pre581alIe lui ZXlJ} I•. ^{eERf ••••} Oft.ERGRO'.S 1I0UWIUili

. I I I

CONCL.USIES ZEnlNGEN -BOORPARAMETERS

ZETTING -GRO u TVOL.u ME

..Bljenl<elemeetl<ruizen enig verband

ZETTING -GRO •.•TDRlJK ..Groutdrul(.aan.·depompen ..Enige relatie aangetroffen

ZETTING -BOORFRONTD R'" K

-Genormaliseerdeboorfrontdrul( (boordrul( I horizontale neurale gronddrul() ..Enlgverband

,_eJlJi ^2lXJ _lelUlrRU~ ONDER1aR«Ullt '" WENI

-5

-.JO

f

S^-15

"

!

-20

-25

-30

Hl 20 30 40

Zeltinij[rrrn]

Noord< '>lWd

D:Vî1>lle[rtm)

MQ40P 1 M AFSTAND Z I..JID BUIS

Reb~em.t1no MAas,

23~11~9915~M"3.2D (20_024:~f 1_9$ '1~:2:J'"',1&

••••_~- (20S).2$:~11 __99 't:2~.iU):t!~1ft

•••~~ ":(;li:Ul) 2G:~t1·:.l9-~~541JO

•.•• ":('211)~;1l·~9t6:rroä.40

~. (21$~·29~11-S92iin3,$1)

ZETTING -DIEPTE

-üvereenkomst met case 4

-Verloop naast tunnel anders dan bij predicties

-P.fl!'dîdl~,C&1lej cu "'''!p ,edld!e,CsStllV

HORIZONTALE VERVORMING - DIEPTE -Verloop benadert case 4

IOEl1'llU~ tUIDeR1e •••• s ~OUWEfilI

-5

5~--

(1,

-10

f

.!i.-15

"

i

z

-20

-25

-30

·35-100 _50 ij

;35

50 100 ise 200 lil 20 io

Noor<!< "'luid l~1!inOf(l1'l1] O'!'4àti<!t"""!

RÖ •••tiIllitlfH.tmgM.4SS, 23-1hSf'1$:06 .3~20

--...p;.ti!efle:C«iel

"'-"~ •.p~tfètleCMWrv

MQ4··.·MIDDEN·1USSEN .BUIZEN

ZE1TING ...DIEP1E

-Overeenl<omstmet case ¹ is toeval

-Verloop naast tunnel anders dan bij

predicties

HORIZON1AL.EVERVORMING -DIEPTE

-Vervorming aan MV·.duidelijl< groter

-Vervorming ··op·tun nel asn iveau duidelij 1<

kleiner

leEfnRU~ ONUERIS."NDS ~.UWENI

MQ.4 IE P·ASSABE

. r~1 " 1 '~ __

I,

+-

^-~

I- L:::.~.,•.•.

.'+__

^{.i.' ..,}

HORIZONTALE EN VERTICALE VERVORMING

-3,6 D ^{achter het} boorfront

-Verdeling over de doorsnede ziet er goed ^uit

.. ..

..

•10

.l>

I

['<:( ·14

<:

~ A5."

o

lt·

^.t8

.1

+

:I

1

-aa

;'\

.>0

IllSÇj,-EIl "'I'lll_at$lngl;ln

1cm =200mm

."

• I •.I • I • I • I

~ ~ ~ 0 2 4 6 8 m n ^{M W W ~} n

X-positie mêelRru1s[ml

ICL"TIUI~ '.DI.~.lunIS ~.UWENI

{{::»'.'

CONCLl.JSIESDEFORMATIES IN DE GROND

-Vergelijl<ingmet predictiegedeeltelij.l< uitgevoerd voor 2e passageMQ4 t/mMQ6 -Verloop van de verticale vervorming naast de tunnel Is anders dan in de predictie ..Verloop van de horizontale vervormi ng wijl<t sterk af van predictie case 1 en 4 -Gezien de geringe horizontale vervorming is de nauwl<eurigheid van de meting niet erg hoog (grote spreiding in opvolgende metingen)

PreiErltalie JIJi2(XX)

'CI!NraU~ ONOER1allen.DS ISDUWENl

Pre;erdafiejui 2IXXJ

MQ2EN MQ4

'~-

4,00 2,00 1,00 0,50

-3 raaien metgronddrul<cellen -4 verschillende afstanden tot zuidbuis

-In 2 horizontale richtingen

-"Spade eells"

.'Ct:NTllUM ONOEllaROMes 'U)UWENI ..

I I I

600

ro ⁵⁵⁰

0..

~ "'; 500 ~---

Q)

Cl

.E 450

c: c:

~ 400

"0

rn

§ ³⁵⁰

(9 '-

300 250 2002)

q)'OJ Ç;f

Pn:56ltatie jui 2COJ

VOORBEELD IE PASSAGE MQ2

I

---+- ·-IMQ-?;;;P- •• t;;;A~O~5

. f - 1MQ~-:..•.•.. =BHrs

q)'OJ 2) Of

ö..'OJ 2) ,,\::Iv

2) ^2>

q)'OJ q)'OJ

~ <rf

"" "

I ^{CENTRUM ONltUG.. RONDS IOUWERI}

I I I

ö..'OJOJ

-, ~v ^{,,1: q)'OJOJ ,,01 q)'OJOJ}

;;;;;;:;;::::::.:- :;:;:;:;.

VERANDERINGVANDEGRONDSPANNING NA 2· PASSAGES

Toename grondspanning evenwijdig aan tunnelbuis

2e passage 1e passage

-e--A

--&-8

-e-C

• • • Plaxis case 1

- Plaxis case 1 na cons.

Plaxis case 4

-Plaxiscase 4 na cors.

'4

12 10 864

Afstand tot zijkant tunnel Zuid [ml

2

I Pra;e1alleJLlI2OOJ

100 80 60 40 ....• t.

20 ~ en c:

0 '2

c:

C'G

-20

_"t'0-¹¹⁾ s::

-40

_C)

e

-80 -100

o

IcurRll~ ••• ^{oU1aaOftDS ~OUWEtll}

'•.•.•...•~.:.:.:.:.:.~:;::;::::::::::::::.;~;.;~;~;.;.;.;~;.;...;.;.;.;.;.;.;.;.;~;.;..~;.;.;~..•,..

VERANDERING VAN··DE GRONDSPANNING· NA 2 PASSAGES

2e passage

Toename grond$panning loodrecht op tunnelbuis

1e passage

100 80 60 40 'ii

~ ....•

20

_t»

'2 c

0 e

-20

_'tJ

~ -40 _C!> e

-60 - -80 -100 0

-+-A

~B

___ C

•• •• •• Plaxis case 1

- Plaxis case 1 na cons.

Plaxls case 4

- Plaxis case 4 na cons.

12 10 864

Afstand tot zijkant tunnel ZUid[m]

2

'_Jtll2lXXl I ,CEII1'IUM DNDERGRDNa, IOUWENI

. I I I •

:::j:~:f::-

::::-; .

CONCLUSIES GRONIJDRUI<METINGEN

-Betrouwbare metingen (overeenkomst raai A, B en C; absolute waarde) -Redelijl<egoedeovereenl<omstmetgroutdrul<case 1

-Nadere evaluatie verloop van de (effectieve) grondspanning is aan te bevelen

!l"I'e;e13IIeitJi zm Ic!NtRV~ ORDER1ClIlONDS ~.UW!.I

10 9 8 7

•...•..• 6

""-""

E

0>

5

.5 c

c: 4

ro

Q.

~ 3

Cl)

e ²

.•...

Cl)

~ 1

0 -1

WAl"ERSPANNINGBId·1E ·PASSAGE ^MQl

•

^{MQ1 WSM}

.- -~-

--' , _'\ .~ --

!---~~~---

~ " ^{" .~ •....} ...•.•.

• • • • . _-

• • ^- - . ^-

- ^-.

48---

. . .

^{I •• • I I}

. . . . ....

^{• I ••}

^...

o .. 5 ^{10 15} 20 25 30 ^{35 40}

Pre5ErIlat1 e JIJ i 2CXXJ Afstand tot het boorfront [m]

.I•. CEN'IUM O.DERI..•. RDNDSB.UWE •• I.

I i I

2,0 1,8 1,6 1,4

•....• _1,2

•...• E

0>

1,0

c c

c ca 0,8

c,

~

(J)

> 0,6

0

~

.•...

(J)

~ 0,4

0,2

0,0 ° ⁵

I PrelEl1liI~JLJI2aXl

WATERSPANNING BIJ IE PASSAGE MQ4

••• I MQ4WSM --. -.._-+---

• I

MQ4WSM

•

••• •••

• ^••• -

^{••• -'1 •}-11

•••

10 15 20 25 ^{30 35 40}

Afstand tot het boorfront [m] _.I..•. CENTRUM.···. 01111.811.0S .euwENI.

. I ~ I

"0

~ z

~--I~ ^:...

^.,....:

^{..;. •••• 11} _::t

I

••

~ 11

,,- _.•...

^I

en

~ e,

""'

~ Cl

'-"

^Cl'

Z

~

^-I~

Cl

~

Cl:

Q

,-.... .•.. ••

0'

.•.. ^11:

~

⁸ ..."

:... en :a ^••••

~

^t

=

^'l...

^a

11

• ^..;. 11

11 11

0

,,- _.•... ,-.... ,-....

~ .•.. .•.. JE

""'

~

""'

:... :I

'-"

..." ..."

-e-

~ = ^{11: J-}

lil Z U

4 <*

LLI •••

Cl rr

C) :iE

:a:: ^a

U Cl) C.!J

1-01

C) •••

Cl) Cl::

Cl ^~

>-

:a:: ^'=s

C)

....•.•

Q)

LLI I

C.!J

:jj·!;!~!j!j;::!;:;!:_I.I~I~.iilil!li:I.I[;!·!.!;;·;;.:~·: .. ::::::::}}it::::::::t:::i':""i::

VERGELIJI(INGMETINGEN MET GEOHYDROLOGISCH MODEL

10

rg 9 ⁸ 1.-....1

Cl 7

-E c: 6

c:

~ 5

~ 4

Q) 6 _s..;.. ³

.sa 2

~ 1

o o

••••

5 10 15 20 25 30 35 40

Afstand tot het boorfront [m]

Preientaöe Jtji 2aX)

ltENTRU~ O.DER~.OIU)S ,lOUWENI

VER6EL.ldKIN6ME r ^{IN6EN ME} r 6EOMYDROL.OGISCM MODE L

10 9

~~ + 6

I: (;f2

1

o

~~

~<fj5

6

'ES ~

g>4

oE

~3

~

~ 2

~ - .•.. 1 i.·'

~ i

0' o

r= 5m r= 10m r= 15m

···r=20m

'~~~--_.~

30 00 00 1~

~~ ~d~~

~ó]J

,q..,~ ~~

~ó]J ~ó]J

!'\.: !'\.:

D:ttrrlTtld

~~

~ó]J

Pr5e1tatie ju i2(XXJ

ICl!:HTllU~ O.O!R1GROltOS ~aUWEIII

CONCLUSIES (1)

..Relatlefgrote variatie in bereil<te zetting

-Geringe relatie tussen boorfrontdrul< ..zetting ..Relatiegroutdrul< ...zetting

-Bij MQ4..zuldl<omt de gemeten groutdruk in destaartspleet redelijk overeen metgroutdru kcase 4; ditzelfde geldt voor de vervorm.ing in de gronden aan maaiveld

-relatie bij deoverigemeetl<ruizen niet te bepalen i.v.m. ontbreken uitgebreide· groutdrul<meting

..Relatiegroutvolume - zetting; gering verband gevonden

Pt1$enlatie JI1I 2CXX)

1.IJlraU70ff.IR~RO"OS ~OUWI.I

CONCLUSIES (2)

-Spanning.sveranderingen in de grond:

-deze zijn niet groot, tot 501<Pa op een druk van 400 I<Pa -bij passage aanzienlljl<e verlaging effectieve spanning -Wateroverspanningen voor het boorfront:

-treden 001<op bij een EPB-schild

-beschrijving met eenvoudig geohydrologisch model, afstand en tijd

I PrEsE!13lIeJIJ I 2XD

ItENTRU~ GNDER!QIONDS ~.UWENI

Wat zien we nog meer? - aanvullende analyse van metingen van het EPB-proces

ir. JoostF.W.Joustra (TU Delft, Werktuigbouwkunde)

deelcommissie F310 - TBM

Het zwaartepunt van de activiteiten van de deelcommissie 'TBM' van het praktijkonderzoek Botlekspoortunnelligt op het toetsen van vooraf opgestelde voorspellingen over (delen) van het boorproces. Dit evalueren van predicties aan de hand van de metingen gebeurt in een aantal begrensdemeetgebieden en beperkt zich tot die processen die vooraf als interessant beschouwd werden. Bij •• de verwerking van de metingen bleek echter dat er bijzonder interessante waarnemingen zijn gedaan die niet direct in het predictie/evaluatie-kader passen. Het gaat hierbij omn'lenngen en gebeurtenissen die buiten de meetgebieden liggen, en om fenomenen die bij het opstellen van de predicties niet zijn meegenomen maar toch tot kennisvermeerdering kunnen leiden. Om toch van deze informatie te kunnen profiteren is ervoor gekozen om hiervan een aanvullende analyse uit te voeren.

In aanvullende analyse is de nadruk gelegd de unieke aspecten van het project Botlekspoortunnel en het praktijkonderzoek F300: het EPB-proces en de extra metingen die daarop uitgevoerd zijn, zoals de mOnsternames en de poriëndrukmetingen in de graafkamer.

In het EPB--proces staat de grondbrij centraal: het aanmaken daarvan (met schuimt), de drukopbouw in de graafkamer. en de drukregeling en grondafvoer met de schroef transporteur.

Het gedrag van de brij is dus van grote invloed op het boorproces, maar helaas zijn directe metingen van de samenstelling en de consistentie (reologie) moeilijk. In de aanvullende analyse is getracht doormiddel van indirecte metingen, met name drukmetingen, inzicht te krijgen in eigenschappen van de brij en de invloed daarvan op het boorproces. Interessante waarnemingen in dat kader zijn:

• de poriêndrukopnemers in de graafkamer geven aan dat de grondbrij zich meestal in een gesuspendeerde toestand bevindt en er dus nauwelijks sprake is van drukoverdracht via de korrels

• er is een opvallend verband tussen de drukmetingen in de graafkamer en de draairichting van hetgraafwiel: afhankelijk van de toestand van de brij is er sprake van een

asymmetrische drukopbouw in de graafkamer (oplopend tot ca. 40 kPa)

• de schroeftransporteur is in verschillende bedrijfsteestanden gebruikt: met de draaisnelheid als primaire stuurgrootheid en met de afsluiter als regeleenheid (smoorklep); uiteraard heeft dit ook gevolgen voor de drukafbouw in de schroef

• bij het verkennen van de mogelijkheid het aandrijfmoment van het graafwiel te gebruiken om de consistentie van de brij af te leiden, is gebleken dat vooral de voortgangssnelheid van invloed is op het aandrijfmoment

• zowel uit monsternames als drukmetingen is geconstateerd dat de grondbrij kan uitzakken, waarbij zich lucht verzameld in het bovenste gedeelte van de graafkamer

Verder is bij het beschouwen van metingen over het hele tunnel tracé opgevallen dat zich relatief sterk verschillende bedrijfsteestanden hebben voorgedaan, terwijl de productie daar lang niet altijd door lijkt te zijn beïnvloed. Het EPB-proces varieert wel maar is blijkbaar niet al te gevoelig.

Een en ander zal nader worden toegelicht op het symposium.

PREDICTIES DYNAMISCHE ASPECTEN PROEFVAK BOTLEKSPOORTUNNEL

Dr.ir. H.G. Stuit

Holland Railconsult

2 juli 2001

Inleiding

In het deelproject Dynamisch gedrag zijn predictieberekeningen voorgesteld, waarmee voorafgaande aan de geplande metingen moet worden nagegaan welke trillingsterkten onder een gecontroleerde dynamische bron en tijdens een treinpassage kunnen worden verwacht.

De berekeningen dienen om de performance van beschikbare rekenmodellen na te gaan en vast te leggen. De predicties hebben maar een beperkte relevantie voor de keuze van meetinstrumenten gehad, aangezien het meetbereik enfrequentiebereik daarvan op basis van beschikbare ervaring bij o.m. de Tweede Heinenoordtunnel is gespecificeerd. De berekeningen zullen later in het project worden vergeleken met de metingen die in het deelproject dynamisch gedrag worden uitgevoerd. De berekeningsresulatea moeten zodanig worden gepresenteerd, dat tezijnertijd een vergelijking mogelijk is met de meetresulaten, De versnellings- en

snelheidsresponsmoet daarom bij een gecontroleerde dynamische belasting per frequentie-component worden genormeerd opoe uitgeoefende dynamische belastingsamplitude. Figuur 1.1 geeft een schematisch overzicht van het proefvak

waar

de trillingsopnemers geplaatst zijn.

De basis van de predictie berekeningen wordt gevormd door de in het deelprojectplan dynamisch gedrag d.d. 24 april 1998 omschreven berekeningen. Dit deelprojectplan is door de uitvoeringscommissie F320 vastgesteld.

Figuur 1.1 Overzicht van de metingen bij het proefvak dynamisch gedrag.

2 Onderdelenvan de predicties

De predicties bestaan uit vijf onderdelen

1. vaststellen dynamische eigenschappen van de bodem door middel van seismisch sonderen;

2. het vaststellen, mede op basis van de resultaten van het seismisch sonderen, van de dynamische en overige grondparameters ten behoeve van de berekeningen

3. Opstellen van een eindige elementen modellering voor de tunnel en bodem en de berekening van de quasi- statische respons van de tunnel ondereen aslast van een goederentrein.

4. Opstellen van eindige elementen modellering voor de tunnel en bodem en berekening van de respons van dit systeem ondereen harmonische dynamische belasting

5. Opstellen van eindige elementen modellering voor de tunnel en bodem en berekening van de respons van dit systeem bijtreinpassages.

2. I Seismisch sonderen

Door middel van het seismisch sonderen op twee nader te bepalen plaatsen moeten de dynamische

eigenschappen van de bodem ten behoeve van de berekeningen worden vastgesteld. Dit betreft met name de golfvoortplantingsne1heid van de grondlagen. De sonderingen worden uitgevoerd tot minimaal het niveau van de onderkant van de tunnelbuis en minstens 2 m in het pleistocene zand.

2.2 Bepalen dynamische en overige grondparameters

Een complete set met dynamische en overige grondparameters moet worden opgesteld op basis van de beschikbare boringen en sonderingen, in combinatie met de resultaten van de seismische sonderingen. De afgeleidegrondparameters zijn de te hanteren grondparameters voor de eindige elementenberekeningen , waaronder de laagverdelingen met bijbehorende dikte, Elasticiteitsmodulus, Gmax(glijdingsmodulus bij kleine rek, dynamiscnebelasting, ten behoeve van 2.4 en 25), G (glijdingsmodulus bij grotere rek tengevolge van quasistatische belasting volgens 2.3), volumieke massa, schuifgolfsnelheid, compressiegolfsnelbeid,

dwarscontractiecoëfficiënt, alsmede materiaaldemping als functie van de frequentie. Tabel 2.2 geeft een overzicht van de gehanteerdegrondparameters voor de berekeningen.

Tabel 2.1: Materiaal eigenschappen van de grond

Grondsoort diepte volume poisson Blasticiteits-

t.o.v. N.A.P. gewicht constante modulus

[mI ^[kglml] [-I [MPll]

statisch dynamisch statisch dynamisch

(maaiveld) 4.6

antropogene gronden 1,05 1900 0,33 0,35 9,11 59,9

!dei zandig -1,85 1900 0,35 0,40 4,98 56,8

zand kleiig -7,95 1900 0,31 0,35 22,7 102

klei zandig -10,1 1900 0,33 0,40 18,9 lil

zand (Holoceen) -14,2 1900 0,30 0,30 40,1 164

zand kleiig -20,9 1900 0,31 0,35 23,8 129

zand (Pleistoceen) e.v. 2000 0,30 0,30 55,7 225

beton 2400 0,23 0,23 22100 22100

2.3 Statische 3-D eindige elementenberekening (aslast)

Een 3-dimensionale eindige elementen modellering voor de tunnel en bodem moet worden opgesteld. Hiermee moet een berekening worden gemaakt van de statische respons van dit systeem onder aslast van 225 kN. In dit model zijn aangenomen:

dat de tunnel een betonnen buis is, waarbij de effecten van de voegen op de stijfheid van de buis worden verwaarloosd;

dat de invloed van de stijfheid van de groutlaag buiten de lining verwaarloosbaar is;

dat er een volledig contact is tussen tunnel en bodem;

dat de aslast door spoorstaaf en dwarsliggers zodanig wordt gespreid, dat deze kan worden

geprepresenteerd door een vijftal verticale lijnlasten van 2 m lengte en een orientatie loodrecht op de richting van de spoorstaaf, met onderlinge afstand 0,6 m en met een belasting van resp. 5,20,50,20 en 5% van 225 kN.

De bodem is met volume-elementen zijn gemodelleerd. Voor de tunnel zijn eveneens volume-elementen gebruikt. Dein1.ay in de tunnel (de betonnen invullaag. waarop ballast en spoor wordt aangebracht) is in het model met volwne elementen gemodelleerd en maakt volledig contact met de lining van de geboorde tunnel.

De respons isijerekend in termen van verplaatsingen en normaalkrachten en momenten in de lining van de tunnel in de bel~te doorsnede en de langsrichting van de tunnel. In lengterichting van de tunnel worden de verplaatsingengebru.ikt om de invloedslengte van de tunnel als ligger in de bodem te kunnen bepalen. Tabe12.2 geeft een overzi<;:htvan de belangrijkste maten zoals ze zijn gehanteerd in de berekeningen.

Tabel 2.2: Gehllnteerde geometrische maten in de modellen

Parameter eenheid grootte

1Il<ldelgegeven$

model breedte III 63

Ill<ldellengte(@AAnmodel 1) m 35

onderkant~l(î.().v. NAP) m ·33,4

ligging centruml:llnnel (t.o.v. NAP) m ·20,4

binnenstraál·~ III 4.325

dikte tunnelwand m 0,40

breedte inlay III 4,50

hart op hart afstaadspoorstaven III 1,50

2.4 Dynamische 2-D Eindige elementenberekeningen (gecontroleerde bron)

Een 2-dimensionaa1eindige elementen modellering voor de tunnel en bodem is opgesteld. Hiermee zijn berekeningen gemaakt van de respons van dit systeem onder een harmonische dynamische belasting voor de volgende geva.l}en:

amdegsituatie (nog geen inlay afwerking in geboorde tunnel) eindsituatie (opvulling, ballastbed en spoor in geboorde tunnel)

De aannmnenbiJhet opstellen van het 2--dimensionale eindige elementenmodel zijn in essentie dezelfde als bij de statische eindige elementen berekeningen. Aanvullende gegevens zijn:

het model moet worden beschouwd als een axi-symmetrisch model voor de aanlegsituatie;

de belasting een puntlast is in het onderste punt Van de tunnel in de aanlegsituatie;

het model moet worden beschouwd als een axi-symrnetrische model en als een plane strain model in de eindsituatie. In het geval van een plane strane model moet de aan te brengen belasting zijn genprmeerd op een uit het statische model af te leiden invloedslengte;

de bëlastingeen puntlast is in het midden van de inlay in de eindsituatie;

De belasting is een harmonische puntlast, zodanig dat in een frequentiegebied tussen 5 en 50 Hz een respons, in termen van amplitude en fase kan worden bepaald.

De versnellings-en snelhëidsrespons zijn berekend onder een harmonische belasting:

In verticale en horizontale richting op het maaiveld, in punten met een onderlinge afstand van 5 m, begÎ!'lnend boven de tunnel tot een afstand van 30 ra,

lnv~cale en horizontale richting aan de bovenzijde van het pleistocene zand, in punten met een ond~linge afstand van 5 m, beginnend boven de tunnel tot een afstand van 30m.

In verticale en borizontale richting inde tunnel in

8

punten gelijkmatig verdeeld over de omtrek in de belaste doorsnede.

De berekening$l:1.l8watenmoeten zodanig worden gepresenteerd, dat tezijnertijd een vergelijking mogelijk is met de meetresu1aten. De versnellings- en snelheidsrespons moet daarom bijeen gecontroleerde dynmnis<;:he belasting per frequentie-component worden genormeerd op de uitgeoefende dynamische belastingsamplitude.

Bij dynamische analyses dient ervoor gezorgd te worden dat de opgewekte druk-, schuif- en Rayleighgolven zich goed door het model kunnen voortplanten. Aan het maaiveld is met name de Rayleighgolf van belang. De elementen van de elementen mesh moeten klein genoeg zijn om de Rayleighgolf te kunnen modelleren. In het

algemeen zijn circa 8 elementen per golf voldoende nauwkeurig. De golflengte wordt bepaald door de hoogste te modelleren frequentie en de langzaamste voortplantingssnelheid in de verschillende bodemlagen. De benodigde elementlengte ""'(max. frequentie

*

min. voortplantingssnelheid)/(aantal elementen per golf). Of de gekozen elementgrootte klein genoeg is kan worden gecontroleerd door een berekening te maken met kleinere elementen.

Tevens is van belang is dat aan de randen van het model geen golven gereflecteerd worden. De golven in de grond moeten

als

het ware tot in het oneindige kunnen doorlopen. Dit stelt speciale eisen aan de

randvoorwaarden van het model. De invloed van de randen van het model kan worden gecontroleerd door te meten hoeveel reflecties er ontstaan bij de randen.

2.5 Dynamische 2-D Eindige elementenberekeningen met een trein

Het model voor de berekeningen ondereen harmonische dynamische belasting is ook gebruikt voor de analyses waarbij een rijdende trein door de tunnel wordt gesimuleerd. De op te leggen dynamische belasting door de treinen is in dev<>nn van een tijdfunctie F(t) aangebracht in de tunnel.

De berekeningsresulaten moeten zodanig worden gepresenteerd, dat tezijnertijd een vergelijking mogelijk is met de meetresulatl!)n.De versnellings- en snelheidsrespons moet daarom bijeen gecontroleerde dynamische

belasting per frequentie-component worden genonneerd op de uitgeoefende dynamische belastingsamplitude.

Bij de berekeningen tijdens een treinpassage behoeft geen nonnering te worden uitgevoerd. Hier moet wel een frequentie-analyse van de trillingen worden uitgevoerd, zodanig dat in het frequentiegebied tussen 5 en 50 Hz de berekeningsresultaten met meetresultaten kunnen worden vergeleken.

2.6 Berekeningssituaties

Tabel 2.3 geeft een overzicht van alle berekeningen die zijn uitgevoerd bij de predicties

Tabel 2.3: Overzicht van uitgevoerde berekeningen.

model situatie berek.wijze belasting aantal berek,

I: Statisch md

-

Iijnlasten (28,0 kN, 22,5 kN en 5,6 kN) I

2: Dynamisch llanIeg AS puntlast (verplaatsing-tijd functie freq. 5tlm50 Hz) 19 eind AS/PS puntlast (verplaatsing-tijd functie freq. 5 t/m 50 Hz) 38

3: Dynamisch eind _AS/PS puntlast (kracht-tijd functie, treinpassage ) 2

3 Resultaten

Presentatie van de gegevens

Langs het maaiveld en Pleistoceen worden de resultaten om de 5 m (tot 30 m) gepresenteerd. Langs de tunnelrand op acht locaties. In figuur 3.1 zijn de locaties schematisch aangegeven.

10 15 20 25 30

15 20 25 30

Tunnel met inla in rond

Figuur 3.1: Locaties waarvan de resultaten worden weergegeven.

3.2 Statische beschouwing

Als gevolg van een serie lijnlasten vervormd het model. In figuur 3.2 is een vervormd mesh weergeven. De invloedslengte van de tunnel volgt uit een verplaatsingacurve in de lengte richting aan de onderzijde van de tunnellining.

Figuur 3.1: Vervormde mesh

De invloedsleagte Lef! is gedefinieerd als een representatieve meebewegende lengte van een elastisch ondersteunde ligger, die op de volgende wijze wordt bepaald:

À=

k

4EI

Hierbij is k de ~ddingsstijfheid per lengte, en EI de buigstijfheid van de ligger. Representatieve k en EI van de tunnel worden afgeleid dooreen curvefit van de berekende verplaatsing van de tunnelîining met de

verplaatsingslijt,\van een elastisch ondersteunde ligger. Aan de hand van deze kenEI wordt de invloedslengte Lef!bepaald metde bovenstaande formulering. Uit de beschouwing van de verplaatsing van de tunnellining blijkt dat de invloedslengte van de vervormde tunnel rond de 16.5m ligt. Aan de hand van de invloedslengte kan bepaald worden welk deel van de belasting op de 2D dynamische berekening moet worden aangebracht.

In figuur 3.3 ~jn de verplaatsingen van een tunneldoorsnede op 15m van de bron weergeven.

ANSYS 5.6.1 JUN 29 2001 14:01:46 NODAL SOLUTION

STEP••1

SUB -1

TlME-4

Ust1M (AW)

R81S=0 PowerGraph ics EFACET ••1

AVRES ••Mat Dl'IX ••. 136 E-O 3 Sl'IX - .136 E-03

_ 0

_ .152E-04

~ :~~~~:g:

- .606E-04

- . 15gE-04

~ .909E-04

- 106E-03

_ ^..

BB

:g~~:g~

Tunnel met inlay in grond

Figuur 3.3: Verplaatsingen langs tunnelrand op 1,5 m gepresenteerd als vervormde mesh en contouren van verticale verplaatsingen (in m),

Ten aanzien van de resultaten van de verplaatsingen, normaalkrachten en momenten worden eerst figuren gegeven met d.eresultaten over 10 meter vanaf het symmetrie vlak x=O. Dit is ruim de halve invloedslengte.

Hierbij is een bepaalde hoek ten opzichte van het centrum van de tunnel genomen en is vervolgens de grootte van de variabele uitgezet tegen de afstand (lengterichting). Vervolgens zijn de resultaten van de variabelen langs de omtrek weergegeven. Hierbij zijn bij een gegeven afstand langs de tunnel de grootte van de variabelen tegen de hoek uitgezet. In figuur 3.4 zijn de verticale verplaatsingen langs de lengte van de tunnel weergegeven.

lang; tunnelbuis

2

4 6

afstmdin !mi

8 10 12

r-- ----,

: O,Ogad I

- -225~d

,1;:11.... I

i - --- -45,Ogad I

- ----67,5gad

I

--90,Ogad

I

-.. -. -.112,5gad - - - -135,Ogad --157,5 grad _.-_.-.180,Ogad

0.000

É

c:

-0.050

Olc:

-0.100

v; ..,

('0

Ö._L..('0

-0.150

Q)

>

-0.200 0

Figuur 3.4: verplaatsingen langs de lengte van de tunnel,

De verschillende lijnen in de figuur geven de positie langs de omtrek weer in graden, gemeten vanaf de naar boven gerichte verticaal. De afstand is de afstand in de lengterichting vanaf het punt van belasting.

3.3 Dynamische beschouwing, harmonische belasting

De in de figuren opgenomen waarden op de verticale as zijn genormeerde waarden. Dit houdt in dat de trillingssnelheid(niet op de locatie van de belasting) gerelateerd is aan de grootte van de waarde van de opgelegde belasting (vlF), de admittantie.

Voordat een analyse gemaakt kan worden van de relaties tussen frequentie en de grootte van de variabelen op verschillende afstanden zijn verkregen berekeningsresultaten gecontroleerd. Gecontroleerd is enerzijds op goede invoerwaardenvan de grondlagen en anderzijds op eventueel optredende reflecties aan de randen van het model.

Allereerst worden verplaatsingen van tunnel en grond op verschillende tijdstippen bekeken. Gecontroleerd worden het verloop in de tijd van de verplaatsingen en het verloop van de golven door het model.

Vervolgens wordt de trillingssnelheid tegen de tijd voor een punt aan het maaiveld bekeken (figuur 3.5). In het figuur tegen de tijd is de verticale deeltjessnelheid te zien genormeerd naar de aangebrachte kracht. Na de belestingspiekea mogen geen reflecties optreden, het signaal dient rond de horizontale as te slingeren. Het voorbeeld geldt voor de eindsituatie bij 25 Hz.

6.0E-09 4.0E<19 2.0E<I9 F

O.OE-OO

-2.0E-09 -4.0E-09 -6.0E-09

0.0 0.2 0.4 0.6

tijd

in

IS!

0.8

1.0

Figuur 3.5: Signaal tegen de tijd

Aan de hand het bovengenoemde snelheidssignaal zijn langs het maaiveld, het Pleistoceen en de tunnelwand de maximale waarde uitgezet tegen de afstand (zie figuur 3.6). In het figuur tegen de afstand is de verwachting dat het signaal een aflopend verloop vertoont (naarmate de afstand toeneemt). Dit als gevolg van geometrische en materiaal demping. Het voorbeeld geldt voor de eindsituatie bij 25 Hz, waarbij langs het maaiveld is gekeken.

maaiveld 25 Hz

10 2)

naatsn

^(mi

30

Figuur 3.6: tegen de afstand

Daarnaast wordt een opeenvolgend aantal tijdsmomenten van verplaatsingen van door het model lopende golven gemaakt. In figuren 3.7 tlm 3.12 zijn de verschillende verplaatsingsmomenten weergegeven voor een

belastingfrequentie van 5 Hz.

Figuur

Figuur 3.9: Verplaatsingen 5 Hz, t=0.32 s

Figuur 3.8: Vel:plaatsingc:tl 5 Hz, t

=