Master's Thesis

Analysis of factors influencing internal forces in primary tunnel lining and its design

Final Thesis 61.74 MB

Author of thesis: Ing. Filip Rozmánek

Acad. year: 2022/2023

Supervisor: Ing. Juraj Chalmovský, Ph.D.

Reviewer: Ing. Josef Rychtecký

Abstract:

This thesis deals with the mathematical modelling of the primary lining of a tunnel which finds itself in overconsolidated neogenic clay. This type of construction is typically solved by a combination of linear-elastic beams representing sprayed concrete and a linear elastic – perfectly plastic soil material model. Both of these approaches are a simplification of the behaviour of both sprayed concrete and soil. The real behaviour of concrete is nonlinear and time-dependent when it comes to stiffness and strength. In praxis, this issue is solved by implementing phases of young and cured concrete. The real behaviour of soils is, on the other hand, influenced by hardening. The main goal of this thesis is to use an advanced time-dependent elastoplastic material model (The Concrete model) to create shotcrete lining for the Dřevnovice tunnel, built by the Kernbauweise method. A nonlinear hyperbolic soil material model (The Hardening Soil model) is applied to the neogenic clay environment. Various modelling approaches are used to obtain internal forces and deformations of tunnel lining. These approaches are then graphically compared. The last part of this thesis focuses on verifying the primary lining design of a railway tunnel in central Moravia.

Keywords:

Dřevnovice tunnel, Kernbauweise, numerical modelling, Plaxis 2D, sprayed concrete, The Hardening Soil model, HSsmall, The Concrete model

Date of defence

31.01.2023

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student Bc. Filip Rozmánek obhajoval svoji diplomovou práci s názvem "Analýza faktorů ovlivňujících průběh vnitřních sil v primárním tunelovém ostění a jeho návrh". Po přednesení hodnocení vedoucího a posudku oponenta práce reagoval na tyto otázky: Proč bylo možné použít v analýzách kombinovaný model ostění? Vysvětlete, proč jsou modely ostění různé pro NC a OC zeminu? Zajímal se autor v literatuře o porovnání skutečnosti a modelované napjatosti ostění? Jak byste modeloval v 2D 3D efekt? Nevznikaly trhliny při modelování prostého nosníku? Student obhájil svoji diplomovou práci výborně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Institute of Geotechnics

Study programme

Civil Engineering – Structural and Transport Engineering (NPC-SIK)

Composition of Committee

doc. Ing. Alexandr Rozsypal, CSc. (předseda)
doc. Ing. Vladislav Horák, CSc. (místopředseda)
Ing. Petr Svoboda, Ph.D. (člen)
Ing. Lumír Kliš (člen)
Ing. Věra Glisníková, CSc. (člen)
doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D. (člen)
Ing. Juraj Chalmovský, Ph.D. (člen)
Ing. et Ing. Jan Štefaňák, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Juraj Chalmovský, Ph.D.

Grade proposed by supervisor: A

File inserted by supervisor Size
Posudek vedoucího práce [.pdf] 321,23 kB

Reviewer’s report
Ing. Josef Rychtecký

Topics for thesis defence:
  1. Proč bylo nutné v analýzách ve fázi VI použít kombinovaný způsob modelování ostění ?
  2. Vysvětlete, proč jsou posuny ostění rozdílné v kalotě tunelu pro OC a NC zeminu.

Grade proposed by reviewer: A

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 190,84 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová