Podczas budowy tuneli pojawia się zjawisko zmienności w czasie parcia górotworu oraz obciążeń obudowy tunelowej. W trakcie właściwego wykonywania robót wielkość parcia gruntu jest sporo mniejsza od tego, które wynika z teorii Protodiankowa, Kommerella, Terzaghiego czy innych.
Wyraźne zjawiska znacznej redukcji parcia gruntu mają miejsce także w przypadku gruntów sypkich podczas tunelowania. Dotyczy to parcia bocznego na obudowę ścian i strop sztolni czy tunelu. W sytuacji, kiedy nie byłoby tego zjawiska, niemożliwe by było wykonywanie robót tunelowych w gruntach sypkich.
Istnieje kilka przyczyn, które prowadzą do powstawania redukcji parć. Czasami dochodzi nawet do zaniku objawów ciśnienia gruntu podczas budowy sztolni.
Do pierwszej takiej przyczyny należy ich spójność, która występuje w gruntach sypkich. Ma ona formę spójności pozornej. Powstaje ona na skutek wilgotności piasku. Kolejną przyczyną jest zjawisko powstawania sklepień odciążających, a także zjawisko, które jest zbliżone do tych, które można zauważyć w silosach. Powstaje ono na skutek pojawienia się sił tarcia podczas ruchów gruntu w miejscu tunelowania.
Obciążenia osiągają ostateczną wielkość dopiero po pewnym czasie. Zjawiska reologiczne są charakterystyczne dla gruntów spoistych, które posiadają duży stopień plastyczności. Zdarza się, że przebiegają one bardzo długo (akty prawne do egzaminu na uprawnienia budowlane).
Obudowa czasowa
Badacze, m.in. Terzaghi czy Peck, stwierdzili, że czasami potrafi minąć rok bądź więcej czasu zanim dojdzie do ostatecznego ustalenia się obciążeń. Z powodów, które wymieniono powyżej, podczas projektowania obudowy czasowej tuneli można wziąć pod uwagę jej mniejsze obciążenie niż w przypadku projektowania stałej obudowy tuneli. Okres pracy takiej czasowej obudowy jest krótki. Głównym powodem jest to, że jej zadaniem jest osłanianie miejsca pracy do czasu powstania obudowy stałej.
Jest dopuszczalne także to, żeby podczas obliczania przyjąć większe obciążenia dopuszczalne. Na skutek licznych obserwacji sztolni oraz tuneli można wyciągnąć takie wnioski przy projektowaniu obudowy czasowej. Są one zupełnie różne dla gruntów sypkich oraz spoistych (egzamin ustny uprawnienia budowlane – pytania).
Zaleca się, żeby przyjąć poniższe okresy czasu, podczas których obudowa podlega mniejszym obciążeniom:
a) piaski grube oraz średnioziarniste:
– ok. 2 tygodnie – zmniejszenie obciążenia o ok. 15% od obciążenia, które przyjmuje się dla obliczenia obudowy stałej,
b) piaski pylaste i pyły wilgotne:
– 3-4 tygodnie – zmniejszenie obciążenia o ok. 20%,
c) gliny piaszczyste:
– do 6 tygodni – zmniejszenie obciążenia o ok. 40%,
d) iły półzwarte:
– ok. 4 tygodni – zmniejszenie obciążenia o ok. 50%,
e) iły twardoplastyczne:
– 10-15 dni – zmniejszenie nacisków o ok. 50%.
W przypadku gruntów ilastych praktycznie nie następuje żadne zmniejszenie nacisków podczas projektowania obudowy czasowej. Wręcz przeciwnie – istnieje prawdopodobieństwo, że mogą wystąpić dodatkowe obciążenia takiej obudowy. Spowodowane to jest przede wszystkim pęcznieniem gruntu, które powstaje na skutek jego odprężenia, a także poprzez zmianę warunków wilgotnościowych przy zetknięciu się z powietrzem. W takich gruntach konieczne jest maksymalne skrócenie czasu trwania obudowy czasowej. Jest to możliwe poprzez szybkie wzniesienie obudowy stałej.
Obudowa czasowa z drewna i betonu
Jeżeli obudowa czasowa będzie zaprojektowana z drewna, to dopuszcza się powiększenie obciążenia obliczeniach jej wytrzymałości o ok. 30% (jak wygląda egzamin na uprawnienia architektoniczne). Z kolei podczas zaprojektowania obudowy czasowej z betonu, to można powiększyć obciążenie o ok. 25 %. Jeśli obudowę wznosi się nie od razu, a roboty podzielone są na fazy robocze, należy sprawdzić wytrzymałość obudowy czasowej i stałej w różnych fazach wykonawstwa robót.
