THE INFLUENCE OF SEGMENTAL LINING IN DEEP TBM TUNNELLING

Ioannis Vazaios, Nicholas Vlachopoulos

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Rock Mechanics and Engineering Geology II / Mécanique des roches et ingénierie géologique II

ABSTRACT: The shield-driven tunnelling method has been mainly adopted for the construction of urban underground tunnels in soft ground due to its flexibility, cost effectiveness and the minimum impact on the ground surface. However, due to the efficiency of the shield-driven tunnelling techniques, Tunnel Boring Machines (TBMs) have also been employed in deep, weak rock tunnelling. In shield-driven, tunnelling techniques the final support is usually composed by assembling pre-cast concrete segments into a ring, and multiple rings placed side-by-side form the final tunnel lining. Due to the ring geometry and joint distribution, segmental liners do not show a two dimensional (2D) behaviour but rather exhibit a three dimensional one (3D). However, due to the complex geometry 2D numerical analyses are employed because of their flexibility and the reduced computational time and cost. For the purposes of this paper, two different types of concrete liners, (i) monolithic, and (ii) segmental liners, are adopted in order to investigate the influence of the in-situ conditions on the structural forces developing in the liner under different ground-tunnel interface conditions.

RÉSUMÉ: La méthode de creusement de tunnel avec bouclier a été adoptée principalement pour la construction de tunnels souterrains urbains dans les sols mous en raison de sa flexibilité, de sa rentabilité et de son impact minimal en surface. Toutefois, en raison de l'efficacité des techniques de creusement de tunnel avec bouclier, des tunneliers à bouclier (TB) ont également été utilisés pour le creusage profond dans des roches fragiles. Dans la méthode de creusement avec bouclier, le support final est généralement réalisé en assemblant des segments de béton préfabriqués dans une bague. De multiples bagues placées côte à côte forment le revêtement définitif du tunnel. À cause de la géométrie des bagues et de la distribution des joints, les segments de revêtement ne montrent pas un comportement en deux dimensions (2D), mais présentent plutôt un comportement en trois dimensions (3D). Toutefois, en raison de cette géométrie complexe, les analyses numériques 2D sont utilisées à cause de leur flexibilité, ainsi que parce qu™elles réduisent les temps et coûts de calcul. Pour cet article, deux types de revêtements en béton différents, (i) monolithiques et (ii) en segments, sont adoptés afin d'étudier l'influence des conditions in situ sur les forces structurales se développant dans le revêtement sous différentes conditions d'interface entre le sol et le tunnel.

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