Análisis con el programa FLAC3D de la presión del terreno sobre la chapa en una tuneladora en suelos. Método aproximado de cálculo

摘要

From a large number of calculations using FLAC3D, three dimensional program with explicit finite difference formulation, it has been obtained that the normal ground pressure on a TBM shield in soils has an approximately constant value in the largest part of the shield, and a sharp increase to the back of the shield. Generally, the average value is significantly higher than that obtained with the two-dimensional analytical solution of the convergence-confinement curves, with perfect elastoplastic behavior of the ground and non associated flow rule, according to the solution of Panet (1995). This is because of the greater plastic zone of the ground due to the absence of internal pressure during deformation. A simplified calculation method using the Panet solution is proposed to obtain an approximation of the average pressure values on the central part and on the 0.5 m long back part of the shield, that would be derived from a three-dimensional calculation with the program FLAC3D. The methodology consists of the application of approximate equations obtained from correlations between the results of both, types of calculation. This resulted in a good approximation, with a mean square error of around 10% (average pressure on the central part) and 15% (average pressure on the 0.5 m long rear part).%A partir de un gran número de cálculos con el programa FLAC3D, de diferencias finitas en tres dimensiones, se ha obtenido que la presión normal que ejerce el terreno sobre la chapa lateral de una tuneladora en suelos, presenta un valor aproximadamente constante en la mayor parte del escudo y un claro incremento en su parte final. El valor medio es, en general, sensiblemente superior al correspondiente a la solución analítica bidimensional de las curvas convergencia-confinamiento con comportamiento elastoplástico perfecto del terreno y regla de flujo no asociada, según la solución de Panet (1995), debido a la mayor plastificación del terreno por la ausencia de presión interior durante la deformación. Se propone una metodología simplificada de cálculo para obtener, a partir de la solución de Panet, una aproximación de los valores de la tensión media en la parte central y en los últimos 0,5 m del escudo, que se obtendrían en un cálculo tridimensional con el programa FLAC3D. La metodología propuesta consiste en la aplicación de unas ecuaciones aproximadas obtenidas a partir de correlaciones entre los resultados de ambos tipos de cálculo. La aproximación que se obtiene es buena con un error cuadrático medio en torno al 10% (presión media en la parte central) y al 15% (presión media en los 0,5 m finales).