Projekt 12722 – Avslutat Dimensionering av bergförstärkning enligt Eurokod med tillförlitlighetsbaserade metoder

Tunnelbyggande medför stora osäkerheter. Sedan 2009 kan dimensionering av bergtunnlar utföras i enlighet med Eurokoderna. Grundprincipen i Eurokoderna är att i samtliga dimensioneringsfall ska det visas att inget relevant gränstillstånd överskrids. Detta kan uppfyllas genom användningen av ett antal olika metoder där den vanligaste är dimensionering genom beräkning.

För att ta hänsyn till osäkerheter vid dimensionering föreskriver Eurokoderna att dimensionering genom beräkning ska utföras med hjälp av gränstillståndsanalys, det vill säga analys med tillförlitlighetsbaserade metoder eller partialkoefficientmetoden. Grundprincipen för gränstillståndsanalys är att det ska säkerställas att en konstruktions hållfasthet är större än lasten som verkar mot konstruktionen, med tillräckligt hög sannolikhet. Även om detta kan förefalla enkelt så har den praktiska användningen av tillförlitlighetsbaserade metoder för analys av bergförstärkning endast studerats i begränsad utsträckning.

Målet med det här projektet har varit att identifiera vilka bergmekaniska problem som är lämpliga att dimensionera med tillförlitlighetsbaserade metoder och att utveckla praktiskt tillämpbara metoder för dimensionering av bergförstärkning enligt Eurokod med tillförlitlighetsbaserade metoder.

För att uppnå syftet med projektet utvärderades de bergmekaniska typfallen som presenteras i Trafikverkets uppdaterade projekteringshandbok med avseende på tillförlitlighetsbaserade dimensioneringsmetoders och partialkoefficientmetodens applicerbarhet. Resultaten av dessa studier visar för vilka typfall tillförlitlighetsbaserade dimensioneringsmetoder och partialkoefficientmetoden är applicerbara vid dimensionering av bergförstärkning. Metodernas applicerbarhet och val av lämplig metod styrs i huvudsak av möjligheten att definiera en gränsfunktion samt huruvida lasten kan separeras från bärförmågan i gränsfunktionen eller om det är ett samverkansproblem.

Vidare så utvecklades en metod där tillförlitlighetsbaserade dimensioneringsmetoder i kombination med observationsmetoden och bergets responskurva kan användas för dimensionering av bergtunnelförstärkning. I metoden används uppmätta deformationer, Bayesiansk uppdatering och extrapolering för att skatta slutlig deformation, vilket möjliggör att på ett så tidigt skede som möjligt sätta in fördefinierade åtgärder om så behövs. Detta möjliggör bland annat en minskning av risken för exempelvis oplanerade stillestånd.

Slutsatserna som kan dras av genomfört arbete inom ramen för detta projekt är att partialkoefficientmetoden, som den definieras i Eurokoderna, inte är lämplig att använda vid dimensionering av bergtunnelförstärkning men att tillförlitlighetsbaserade metoder har potentialen att ta hänsyn till de osäkerheter som finns vid dimensionering. Detta gäller speciellt om de används inom ramen av observationsmetoden. Dock måste statistiska data för kvantifiering av indatavariabler samlas in och den nödvändiga tillförlitlighetsnivån samt definitionen av “brott” förtydligas.

Slutredovisningen utgörs av rapporten " Dimensionering av bergförstärkning enligt Eurokod med tillförlitlighetsbaserade metoder", William Bjureland, KTH (11 sidor), och licentiatavhandlingen "On reliability-based design of rock tunnel support", William Bjureland, KTH (49 sidor).