Rozważania, które dotyczą wzajemnego stosunku naprężeń są zgodne z ustaleniami, które podał Rankine (testy 2021 uprawnienia). Podczas projektowania budowli podziemnych, które mają duże zagłębienie pod powierzchnią gruntu, należy uwzględniać pewne zjawisko. Jest to sytuacja, że obciążenie pionowe budowli od pewnej głębokości przestaje wzrastać proporcjonalnie do zagłębienia i że daje się zauważyć redukcja tego obciążenia. Podobne zjawisko ma również miejsce podczas projektowania silosów zbożowych.

Przyjmując redukcję obciążenia pionowego można osiągnąć oszczędności w wymiarach konstrukcji. Dotyczy to zwłaszcza konstrukcji tzw. obudowy czasowej. Udało się zauważyć, że mniejsza wielkość pionowego parcia gruntu występuje wyraźnie w stosunkowo krótkim czasie. Jednocześnie czas ten jest odpowiedni dla okresu trwania obudowy czasowej.

Teoria Rittera i Suqueta

Ritter był pierwszym badaczem, że przy dostatecznym zagłębieniu stropu tunelu pod powierzchnią na strop ten nie ciśnie cała masa gruntu, która znajduje się nad stropem aż do powierzchni terenu. Masa gruntu ciśnie tylko część stropu, która ejst zawarta wewnątrz przestrzeni, określonej pewną krzywą. Krzywa ta jest parabolą (program do egzaminu na uprawnienia na komputer). Z tego powodu nie jest możliwe, żeby wyznaczyć rozkład naprężeń, które panują w przekroju. Spowodowane to jest tym, że nie można dopuścić do tego, żeby w jakimkolwiek miejscy przekroju powstały naprężenia rozciągające. Z tego też powodu wielkość maksymalnych naprężeń ściskających można określić poprzez założenie, że prosta, wzdłuż której działa rozpór, przechodzi przez skrajny punkt rdzenia przekroju.

Zgodnie z takim wykresem nie należy liczyć się ze zmniejszeniem pionowego obciążenia tunelu w przypadku rozpiętości ok. 18 m. W sytuacji, kiedy rozpiętość tuneli wynosi do 10 m, to znaczna jest redukcja obciążenia pionowego.

Dzięki teorii Suqueta można uzyskać oszczędności konstrukcyjne. Jest to możliwe dzięki przyjęciu założenia wytrzymałości gruntu na ściskanie poziome.

Podsumowanie teorii

Powyższe teorie służą do tego, żeby wyznaczyć obciążenia obudowy tuneli w ich zredukowanej wartości (pytania na egzamin ustny do uprawnień). Są one zgodne z założeniami, które mówią o tym, że redukcja obciążeń powstaje z tego powodu, że po wykonaniu wyrobiska następuje uruchomienie się środowiska gruntowego w pewnym obszarze nad stropem tunelu. Jednocześnie zakłada się, że obciążenie w gruncie powstaje w następstwie ruchu sklepienie o pewnym kształcie i o pewnych wymiarach, które określa się przy wykorzystaniu założeń, które określają dani autorzy teorii. Zgodnie z powyższymi założeniami strop tunelu byłby obciążony wyłącznie przez bryłę gruntu, który znajduje się poniżej omawianego sklepienia.

Innymi teoriami są te, które mówią o tym, że redukcja obciążeń spowodowana jest zmianami w stanie naprężeń, które istnieją w całym obszarze gruntu ponad tunelem. Zgodnie z tymi teoriami nie ma żadnej wyraźnej granicy pomiędzy obszarem, który jest stropem a bryłą, która ten strop obciąża. Obciążenie stropu tunelu można wyznaczyć poprzez rozpatrywanie równowagi naprężeń. Dotyczy to naprężeń, które istnieją w masie gruntu przed stropem, który sięga aż do powierzchni terenu. Są to teorie odpowiednie do obliczania tuneli budowlanych:

– w gruntach nieskalistych, zwłaszcza w gruntach sypkich,

– o mniejszym zagłębieniu.

Jednak najbardziej przydatne są one podczas projektowania tuneli miejskich dla budowy kolei podziemnych lub o innym przeznaczeniu. Obciążenia, które wyznacza się zgodnie z tymi teoriami są bardziej zgodne z obserwacjami oraz rzeczywistością niż obciążenia, które wyznacza się na podstawie teorii grupy pierwszej. Obciążenia z grupy pierwszej są lepsze w przypadku tuneli górskich w gruntach skalistych. Najbardziej znaną teorią jest teoria Terzaghiego (uprawnienia architektoniczne 2021).