Stress state and bearing capacity of shallow tunnel linings undergoing the influence of nearby located buildings

Abstract

The paper describes a new analytical method of designing shallow tunnel linings of an arbitrary cross-section shape undergoing the influence of buildings both erected nearby the already existing tunnel and constructed before the tunnel driving. The method is based on analytical solutions of the corresponding elasticity theory plane problems for a heavy semi-infinite medium weakened by a supported opening. The approximate technique is proposed for taking the 3-D character of problems into account caused by limited sizes of buildings in the direction along the tunnel axis and by the location of several buildings on some distances between them in this direction. It gives a possibility to determine the stress state and evaluate the lining bearing capacity in different cross-section along the tunnel axis. Example of the design are given. Artykuł opisuje nową metodę analityczną projektowania obudów tuneli płytkich o dowolnym przekroju poprzecznym poddanych wpływowi budynków wzniesionych w pobliżu istniejącego tunelu lub wykonanych przed drążeniem tunelu. Metoda jest oparta na analitycznych rozwiązaniach odpowiednich płaskich zagadnień teorii sprężystości dla ważkiego półnieskończonego ośrodka osłabionego podpartym otworem. Zaproponowano przybliżoną technikę rozwiązania dla uwzględnienia charakteru przestrzennego (3-D) zadania spowodowanego ograniczonymi wymiarami budynków w kierunku osi tunelu oraz lokalizacją szeregu oddalonych od siebie budynków w kierunku tej osi. Stwarza to możliwość określenia stanu naprężenia oraz wyznaczenia nośności obudowy tunelu w różnych przekrojach wzdłuż jego osi. Podano przykłady obliczeń.