Métodos para seleção de tuneladores e análise numérica de diferentes alinhamentos de túneis sujeitos a altas pressões hidráulicas

Abstract

A Engenharia de Túneis apresenta grande desenvolvimento nos últimos anos, sendo consequência do advindo da Era Ambiental e do aumento pela demanda por obras subterrâneas. Desta forma, o desenvolvimento dos métodos de escavação torna-se fundamental, pois, em virtude da complexidade e das variáveis influentes, é primordial assegurar os requisitos básicos de desempenho do empreendimento, tais como segurança e vida útil. Em consequência, o método mecanizado, objeto de estudo do presente trabalho, tem se apresentado uma opção vantajosa em relação ao método convencional, pois, por meio de tuneladoras a escavação é mais segura e possui prazos mais garantidos, além de causar menor perturbação ao meio. Entretanto tal método não apresenta flexibilidade e é altamente dependente dos parâmetros do maciço rochoso. Assim, é necessário conhecer bem as propriedades do maciço para determinar o tipo de tuneladora a ser utilizada, bem como, conhecer os mecanismos de interação máquina-maciço, e analisar os critérios de escavabilidade para prever e melhorar o projeto da máquina, conferindo a esta maior desempenho durante a escavação. Circuitos hidráulicos subterrâneos, com aplicação em barramentos para fins de aproveitamento hidroelétrico, também são estruturas que vêm apresentando aumento em sua demanda, principalmente quando o maciço rochoso apresenta boas propriedades e topografia favorável. Em geral, os métodos de projeto deste tipo de estrutura são baseados no empirismo, apesar do desenvolvimento de métodos racionais e numéricos nos últimos anos. Desta forma, o presente trabalho também se propõe a estudar o comportamento do principal componente de um circuito hidráulico subterrâneo, o túnel de pressão, por meio da análise de dois alinhamentos diferentes. Tais alinhamentos foram simulados por meio de ferramenta numérica, e os resultados mostraram que o túnel mesclado é uma solução mais econômica do que o túnel inclinado, em virtude das menores tensões desenvolvidas, implicando assim, em menor quantidade de suporte empregado. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Civil Engineering of Tunnels presents huge development in the last years, being consequence came from Environmental Era, and from increasing demand for underground works. As for this reason, the development of excavation methods turns essential, then, as a result of its complexity, and also for several influences it is essential to ensure basic requirements of performance of undertaking, for example, ensure and enduringness. Accordingly, the mechanized method – that is the object analyzed in this study – has been shown as an advantage option in relation to current method. On account of, through Tunnel Boring Machines (TBMs) the excavation is much more security, and it also can enable more reliable terms, beyond can induce short disturbance to environment. However such method displays no flexibility and it is strongly dependent on rock mass parameters. Therefore, it is necessary well know the mass proprieties to determinate the Tunnel Boring Machine that will be used, as well as, to know the mechanism of interaction machine-mass, and to analyze the criteria of excavability to forecast and improve the project of machine, bestowing to it bigger performance while excavation. Underground hydraulic circuits, with application in dams performance to hydroelectric reclamation purposes, also are structures that has been displaying increasing in its demand especially when the rock mass displays good proprieties and favorable topography. Commonly, the project methods of this structure type are based in empirical methods, despite the development of rational and numerical methods in the recent years. In this way, the present study aims to propose the study of behavior of the main component of an underground hydraulic circuit, the Pressure Tunnel, through analyzing two different alignments. Such alignments will be simulated through a numerical tool, and the results showed that mixed tunnel is more economically than inclined tunnel, due the lower stresses developed, thus implying in lesser applied lining.