Cechą wyróżniającą obudowy wyrobisk podziemnych (w tym tuneli) jest, że obudowy te współpracują z górotworem, tzn. na kontakcie obudowy i górotworu powstają przemieszczenia, powodujące zaistnienie sił, które działają oprócz aktywnego parcia górotworu. Siły te zwane są odporem górotworu lub odporem sprężystym górotworu.
Istnienie odporu sprężystego górotworu znacznie zwiększa nośność obudowy. Fakt ten spowodował, że zgodnie ze stosowaną obecnie normą (PN-G- 05020:1997), w obliczeniach sił wewnętrznych należy uwzględniać jego wpływ.
Praca składa się z pięciu rozdziałów. Początkowe rozdziały zawierają wprowadzenie do zagadnień ściśle związanych z tematyką opisującą zjawisko odporu sprężystego górotworu, aktualny stan wiedzy z badanej dziedziny oraz jego praktyczne zastosowanie. W rozdziałach tych omówiono pojęcie odporu sprężystego górotworu oraz jego udział w projektowaniu fundamentów i obudowy wyrobisk podziemnych.
W dalszej części pracy przedstawiono wyniki badań wstępnych, których celem było wykazanie wpływu konstrukcji obudowy oraz nierównomiernego obciążenia na wartości współczynnika podatności podłoża C na obwodzie wyrobiska o przekroju kołowym.
Rozdział czwarty stanowi zasadniczą część pracy. Przedstawiono w nim wyniki obliczeń wpływu warunków geotechnicznych na wartość i rozkład współczynnika podatności podłoża na obwodzie wyrobiska. Analizie poddano przekroje poprzeczne najczęściej stosowane w budownictwie podziemnym. Badania przeprowadzono dla przekrojów eliptycznych i kołowych zakładając, że górotwór otaczający wyrobisko (tunel) jest sprężysty, izotropowy, ciągły i jednorodny. Główne obliczenia wykonano przy użyciu programu Robot Structural Analysis, a obliczenia uzupełniające z wykorzystaniem programu Mathematica oraz MS Excel.
W wyniku tych badań wprowadzone zostało pojęcie współczynnika kształtu k, dzięki któremu w łatwy sposób można wyznaczyć wartość współczynnika podatności podłoża C dla zróżnicowanych parametrów geotechnicznych. Zaproponowano dwie metody inżynierskie obliczania współczynnika podatności podłoża: metodę bazującą na wykreślonych nomogramach oraz metodę wielomia-nów aproksymacyjnych.
Przedstawione wytyczne do wyznaczenia współczynnika podatności podłoża mają na celu usprawnienie obliczeń projektowych dotyczących wymiarowania obudowy wyrobisk podziemnych.
Studies on the fotmation of the modulus of subgrade reaction for the tunnels lining static calculations.
The distinguishing feature of underground excavations lining (including tunnels) is that the lining shall cooperate with rock mass, i.e. on the lining and rock mass contact forms displacement, resulting in the existence of forces that operate in addition to actively pressure the rock mass. These forces are named elastic passive rock mass pressure.
The existence of elastic passive rock mass pressure increases the bearing capacity of lining. In accordance with current standard (PN-G-05020:1997) the internal forces calculation must take into account its impact.
The PhD thesis consists five chapters. The initial chapters provide an introduction to issues closely related to the subject that describes elastic passive rock mass pressure, the current state of knowledge and its practical application.
In these chapters discuss the definition of elastic passive rock mass pressure and its participation in the design of foundations and lining of underground excavations. In the following paper presents results of preliminary study regarding influence of lining structure and irregular load on the value of modulus (coefficient) of subgrade reaction C on the circumference of a circular cross- section.
The fourth chapter is an essential part of the dissertation. It presents the results of calculations of the impact of geotechnical conditions on the coefficient of the subgrade reaction value and distribution on the circumference of the excavation. Commonly used cross-sections in underground construction were analysed. The study was conducted for elliptical and circular cross-sections, assuming that the rock mass surrounding the excavation (tunnel) is elastic, isotropic, constant and homogeneous. The main calculations were made using Robot Structural Analysis software and additional calculations using Mathematica and MS Excel software.
As a result of these studies introduced the concept of shape coefficient k. Using this coefficient determinates the value of modulus C for various geotechnical parameters. Proposed two engineering methods of calculating the coefficient of subgrade reaction: the method based on the graphs and method of polynomial approximation.
The guidelines for determining the coefficient of sub- grade reaction are to facilitate the design of underground excavations lining.
