Computational investigation of the interaction between neighboring tunnels

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ γειτονικών σηράγγων, η οποία διερευνάται πρωτίστως μέσω της εκπόνησης μεγάλου αριθμού παραμετρικών τριδιάστατων (3Δ) αναλύσεων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και δευτερευόντως (επικουρικά) μέσω της διεξαγωγής αντίστοιχων διδιάστατων (2Δ) αναλύσεων. Συγκεκριμένα, ως γειτονικές σήραγγες νοούνται αφενός δίδυμες σήραγγες (παράλληλες σήραγγες που βρίσκονται στο ίδιο βάθος) και αφετέρου κόμβοι/διασταυρώσεις σηράγγων (διασταυρούμενες σήραγγες που βρίσκονται στο ίδιο βάθος). Η αλληλεπίδραση διερευνάται κυρίως σε όρους εντατικών μεγεθών (αξονικών δυνάμεων και ροπών κάμψης) που αναπτύσσονται στην άμεση υποστήριξη (κέλυφος από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα) των σηράγγων και ποσοτικοποιείται χρησιμοποιώντας ως βάση αναφοράς τα εντατικά μεγέθη που δρουν στην άμεση υποστήριξη της μονής σήραγγας. Επισημαίνεται ότι, η έρευνα επικεντρώνεται σε βαθιές σήραγγες που διανοίγονται με συμβατικές μεθόδους σε ως επί το πλείστον ασθενείς βραχομάζες, μελετώντας τα εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στην άμεση υποστήριξη των σηράγγων. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η παραγωγή κανονικοποιημένων γραφημάτων (νομογραφημάτων) σχεδιασμού για τα εντατικά μεγέθη που αναπτύσσονται στην άμεση υποστήριξη, είτε δίδυμων, είτε διασταυρούμενων σηράγγων με βάση τα αποτελέσματα των 3Δ αριθμητικών αναλύσεων που προσομοιώνουν την 3Δ φύση του προβλήματος της διάνοιξης σηράγγων, η οποία ειδικά στην περίπτωση των κόμβων/διασταυρώσεων σηράγγων είναι κυρίαρχη. Η πρωτότυπη συμβολή της παρούσας διατριβής έγκειται στον μεγάλο αριθμό των 3Δ αριθμητικών αναλύσεων που διεξάγονται για πλήθος εξεταζόμενων μεταβλητών παραμέτρων που υπεισέρχονται στη διάνοιξη σηράγγων, οι οποίες ενσωματώνονται στα προτεινόμενα νομογραφήματα σχεδιασμού και τις προτεινόμενες αναλυτικές συσχετίσεις των εντατικών μεγεθών, επιτρέποντας την διεύρυνση του πεδίου εφαρμογής τους, δηλαδή τη γενίκευση της χρήσης τους. Επίσης, η ποσοτικοποίηση του επιπέδου της αλληλεπίδρασης ως προς τις συνθήκες φόρτισης της μονής σήραγγας διευκολύνει τη χρήση των προτεινόμενων νομογραφημάτων σχεδιασμού ανεξαρτήτως της μεθόδου υπολογισμού των φορτίων που αντιστοιχούν στη μονή σήραγγα. Η διάνοιξη δίδυμων σηράγγων είναι αφενός υποχρεωτική κανονιστική προδιαγραφή και αφετέρου επικρατούσα πρακτική, τόσο στην συμβατική, όσο και τη μηχανοποιημένη όρυξη σηράγγων. Ειδικότερα, είναι συνήθης η κατασκευή βαθιών, παράλληλων, δίδυμων σηράγγων με συμβατικές μεθόδους (Sequential Excavation Method, Observational Method (Kovári and Lunardi 2018), Sprayed Concrete Layer Method, ΝΑΤΜ, κλπ.) εντός ασθενών βραχομαζών σε οδικά ή σιδηροδρομικά δίκτυα. Οι δίδυμες σήραγγες εκσκάπτονται και υποστηρίζονται με μία χρονική «υστέρηση» μεταξύ τους. Δηλαδή, ο δεύτερος (μεταγενέστερος) κλάδος συνήθως κατασκευάζεται αφού ο πρώτος (προγενέστερος) κλάδος έχει προχωρήσει επαρκώς ως προς τη διάνοιξή του, ώστε να διατηρείται μία διαμήκης απόσταση διαχωρισμού μεταξύ των μετώπων των σηράγγων. Ως εκ τούτου, η προχώρηση της διάνοιξης της μεταγενέστερης σήραγγας ενεργοποιεί φαινόμενα τασικής και παραμορφωσιακής ανακατανομής στην περιοχή μεταξύ των δύο κλάδων (στην περιοχή του πυλώνα), προκαλώντας την πρόσθετη φόρτιση της προγενέστερης σήραγγας. Ωστόσο, οι περισσότερες μεθοδολογίες σχεδιασμού της άμεσης υποστήριξης των σηράγγων είναι μορφωμένες ώστε να υπολογίζουν τα φορτία για τις μονές σήραγγες, παραλείποντας επομένως τη δυνητική αλληλεπίδραση μεταξύ δίδυμων σηράγγων που κατασκευάζονται σε εγγύς απόσταση εντός ασθενών βραχομαζών. Η βιβλιογραφική επισκόπηση που παρουσιάζεται στο κεφάλαιο 2 της παρούσας διατριβής για τις δίδυμες σήραγγες αναδεικνύει ότι σημαντικά φαινόμενα αλληλεπίδρασης προκύπτουν μεταξύ δίδυμων σηράγγων κι επίσης καταδεικνύει ότι το πλάτος του πυλώνα μεταξύ των σηράγγων έχει καθοριστική επίδραση στον έλεγχο της έντασής τους. Οι περισσότερες σχετικές έρευνες πραγματοποιούν 2Δ αριθμητικές αναλύσεις, οι οποίες περιλαμβάνουν εγγενείς απλουστεύσεις και κατ’ επέκταση δε μπορούν να προσομοιώσουν ρεαλιστικά την 3Δ φύση του προβλήματος της διάνοιξης σηράγγων και συγκεκριμένα της αλληλεπίδρασης μεταξύ δίδυμων σηράγγων. Αντίθετα, σχετικές έρευνες που χρησιμοποιούν 3Δ αριθμητικές αναλύσεις για την προσομοίωση των δίδυμων σηράγγων, είτε περιορίζονται σε ένα σχετικά μικρό εύρος μεταβλητών παραμέτρων, είτε είναι στοχευμένες σε συγκεκριμένα έργα (περιπτώσεις μελέτης), γιατί τέτοιες προσομοιώσεις είναι απαιτητικές σε όρους υπολογιστικής ισχύος και χρόνου. Επιπρόσθετα, οι περισσότερες έρευνες επικεντρώνονται στην αλληλεπίδραση μεταξύ, είτε μηχανοποιημένα, είτε συμβατικά διανοιγόμενων, ρηχών, δίδυμων σηράγγων, μελετώντας την επίδραση στις μετακινήσεις του περιβάλλοντος γεωυλικού και τις καθιζήσεις στην επιφάνεια του γεωυλικού. Οι αντίστοιχες έρευνες για βαθιές, δίδυμες σήραγγες επίσης μελετούν την επίδραση στις ακτινικές μετατοπίσεις (συγκλίσεις) στις διατομές των σηράγγων και τις μετακινήσεις του περιβάλλοντος γεωυλικού. Επίσης, παρουσιάζονται ενδεικτικά παραδείγματα αστοχιών σε πραγματικά έργα, λόγω εκδήλωσης ανεξέλεγκτων συγκλίσεων κατά τη διάνοιξη δίδυμων σηράγγων, που σχετίζονται με ασθενείς βραχομάζες. Σ’ αυτό το πλαίσιο, το κεφάλαιο 5 της παρούσας διατριβής παρουσιάζει τη διεξαγωγή εκτεταμένων σειρών, παραμετρικών 3Δ αριθμητικών αναλύσεων για δίδυμες σήραγγες, εξετάζοντας ένα πλήθος μεταβλητών παραμέτρων που υπεισέρχονται στη διάνοιξη σηράγγων. Τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων χρησιμοποιούνται για τη μόρφωση γενικής εφαρμογής/χρήσης κανονικοποιημένων γραφημάτων (νομογραφημάτων) σχεδιασμού και την παραγωγή αναλυτικών συσχετίσεων των εντατικών μεγεθών που ασκούνται στην άμεση υποστήριξη των σηράγγων συναρτήσει παραμέτρων που σχετίζονται με το γεωυλικό (περιβάλουσα βραχομάζα) και τη γεωμετρία του προβλήματος. Τα νομογραφήματα σχεδιασμού μπορούν να χρησιμοποιούνται για προκαταρκτικούς υπολογισμούς της απαιτούμενης αντοχής της άμεσης υποστήριξης για δίδυμες σήραγγες. Τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων καταδεικνύουν ότι η διάνοιξη της μεταγενέστερης («δεύτερης») σήραγγας ενεργοποιεί φαινόμενα αλληλεπίδρασης, τα οποία προκαλούν μία αύξηση των φορτίων (των αξονικών δυνάμεων) της προγενέστερης («πρώτης») σήραγγας. Η κατανομή του φορτίου της «πρώτης» σήραγγας είναι ασύμμετρη και μεγιστοποιείται στην παρειά που γειτνιάζει με την περιοχή του πυλώνα μεταξύ των σηράγγων. Αντίθετα, η κατανομή του φορτίου της «δεύτερης» σήραγγας είναι πρακτικά ίδια με την αντίστοιχη της «μονής». Το επίπεδο της αλληλεπίδρασης ποσοτικοποιείται μέσω των λόγων της αξονικής δύναμης της «πρώτης» προς τη «μονή» σήραγγα και επιδεικνύει μία αυξητική τάση ως προς τη μείωση του λόγου των γεωτεχνικών συνθηκών (σcm/po), του συντελεστή οριζόντιων τάσεων (Ko) και του λόγου του πλάτους του πυλώνα προς τη διάμετρο των σηράγγων (W/D), παραμέτρων των οποίων οι επιδράσεις είναι παρουσιάζουν αλληλεξαρτήσεις. Με βάση τον συνδυασμό των τιμών των σcm/po και Ko, για λόγο του πλάτους του πυλώνα (W/D) ίσο με 2 ή μεγαλύτερο (3 ή 4), το επίπεδο της αλληλεπίδρασης αμβλύνεται σημαντικά ή πρακτικά εξαλείφεται. Με βάση τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων προτείνεται το εύρος του βέλτιστου λόγου του πλάτους του πυλώνα (W/D), που περιορίζει δραστικά το επίπεδο της αλληλεπίδρασης, συναρτήσει των τιμών των σcm/po και Ko. Τα προτεινόμενα νομογραφήματα σχεδιασμού και οι προτεινόμενες αναλυτικές συσχετίσεις για τα εντατικά μεγέθη δύνανται να εφαρμόζονται ανεξαρτήτως της διαμέτρου, της διατομής (σχήματος), του βάθους και της μεθόδου διάνοιξης (ολομέτωπης ή τμηματικής (εκσκαφής και υποστήριξης)) των σηράγγων. Η διάνοιξη συνδετήριων ή διασταυρούμενων σηράγγων και επομένως η διαμόρφωση κόμβων/διασταυρώσεων σηράγγων είναι υποχρεωτική συνθήκη και επικρατούσα πρακτική με βάση τους σχετικούς κανονισμούς και προδιαγραφές, για λόγους υγείας και ασφάλειας (διασφαλίζοντας πρόσβαση και έξοδο σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης) και λειτουργικότητας (διευκολύνοντας την συντήρηση, την αποθήκευση, την προσπέλαση, κλπ.). Τυπικά παραδείγματα είναι οι συνδετήριες σήραγγες που είναι κατασκευασμένες ανά 333m κατά μήκος των διπλού-κλάδου σηράγγων βάσης στις Άλπεις (Insam et al. 2019) και οι συνδετήριες σήραγγες που είναι κατασκευασμένες ανά 350-400m κατά μήκος των διπλού-κλάδου σηράγγων στην Εγνατία Οδό στην Ελλάδα (Hoek et al. 2006). Οι κόμβοι/διασταυρώσεις των σηράγγων συνήθως κατασκευάζονται σε επαρκή απόσταση πίσω από τα υπό προχώρηση μέτωπα των κύριων σηράγγων, ώστε να διασφαλίζεται ότι η εκσκαφή και υποστήριξη των κύριων σηράγγων δεν επηρεάζει τη διάνοιξη της συνδετήριας ή της διασταυρούμενης σήραγγας. Η ανάλυση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των διασταυρούμενων σηράγγων και της περιβάλουσας βραχομάζας στην περιοχή του κόμβου είναι περίπλοκη και η άρτια μελέτη της απαιτεί τη δημιουργία 3Δ αριθμητικών προσομοιωμάτων. Κατά τη διάρκεια της διάνοιξης της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας, στην περιβάλουσα βραχομάζα συντελείται νέα ανακατανομή τάσεων και παραμορφώσεων προκαλώντας την επιπρόσθετη φόρτιση της κύριας σήραγγας στην περιοχή του κόμβου. Αν τα πρόσθετα φορτία υπερβούν την αντοχή της άμεσης υποστήριξης στην κύρια σήραγγα, στην περιοχή του κόμβου, μία δυνητικά ασταθής ζώνη μπορεί να δημιουργηθεί, προκαλώντας αστοχίες στην περιοχή της δημιουργίας του «ανοίγματος» στην κύρια σήραγγα και την περιοχή της διασταύρωσης, ειδικά αν η περιβάλουσα βραχομάζα είναι ασθενής και επικρατούν δυσμενείς-«συνθλίβουσες» γεωτεχνικές συνθήκες για διάνοιξη σηράγγων. Η βιβλιογραφική επισκόπηση που παρουσιάζεται στο κεφάλαιο 3 της παρούσας διατριβής για τις διασταυρούμενες σήραγγες αναδεικνύει την έλλειψη αναλυτικών λύσεων κλειστής-μορφής ή άλλων μεθόδων, κατάλληλων για γενική χρήση/εφαρμογή, για τον υπολογισμό των φορτίων στην περιοχή των κόμβων/διασταυρώσεων σηράγγων, λόγω του βαθμού πολυπλοκότητας του προβλήματος. Επιπρόσθετα, οι 3Δ αριθμητικές αναλύσεις για την ορθή προσομοίωση του προβλήματος είναι σύνθετες και απαιτητικές σε όρους υπολογιστικής ισχύος και χρόνου, με αποτέλεσμα οι περισσότερες σχετικές έρευνες να μελετούν συγκεκριμένα έργα (προβλήματα μελέτης) και να παράγουν αποτελέσματα τα οποία δεν είναι αντιπροσωπευτικά ή δεν επαρκούν για τη δημιουργία μίας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας σχεδιασμού. Σ’ αυτό το πλαίσιο, τα κεφάλαια 6, 7 και 8 της παρούσας διατριβής παρουσιάζουν τη διεξαγωγή εκτεταμένων σειρών, παραμετρικών 3Δ αριθμητικών αναλύσεων για κόμβους/διασταυρώσεις σηράγγων, εξετάζοντας ένα πλήθος μεταβλητών παραμέτρων που υπεισέρχονται στη διάνοιξη σηράγγων. Τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων χρησιμοποιούνται για τη μόρφωση γενικής εφαρμογής/χρήσης κανονικοποιημένων γραφημάτων (νομογραφημάτων) σχεδιασμού και την παραγωγή αναλυτικών συσχετίσεων των εντατικών μεγεθών που ασκούνται στην άμεση υποστήριξη των σηράγγων συναρτήσει παραμέτρων που σχετίζονται με το γεωυλικό (περιβάλουσα βραχομάζα) και τη γεωμετρία του προβλήματος. Τα νομογραφήματα σχεδιασμού μπορούν να χρησιμοποιούνται για προκαταρκτικούς υπολογισμούς της απαιτούμενης αντοχής της άμεσης υποστήριξης για κόμβους/διασταυρώσεις σηράγγων. Τα αποτελέσματα των αριθμητικών αναλύσεων καταδεικνύουν ότι η ζώνη επιρροής στην άμεση υποστήριξη της κύριας σήραγγας, όπου τα εντατικά μεγέθη μεταβάλλονται λόγω της διάνοιξης της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας, εκτείνεται σε περίπου δύο διαμέτρους (2D) της κύριας σήραγγας εκατέρωθεν του κέντρου της διασταύρωσης ανεξαρτήτως των τιμών των άλλων εξεταζόμενων μεταβλητών παραμέτρων. Η δημιουργία του «ανοίγματος» στην κύρια σήραγγα και η διάνοιξη της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας, προκαλεί πρόσθετη θλιπτική φόρτιση στις παρειές και θλιπτική αποφόρτιση ή εφελκυστική φόρτιση στην στέψη/τον πυθμένα, αντίστοιχα, στην περιοχή της διασταύρωσης. Οι μέγιστες και ελάχιστες αξονικές δυνάμεις (θλιπτικές ή εφελκυστικές), οι μέγιστες και ελάχιστες ροπές κάμψης (θετικές ή αρνητικές) στην περιοχή της διασταύρωσης/στο «άνοιγμα» (ειδικά) και στην κύρια σήραγγα (γενικά), τόσο στην εγκάρσια (περιφερειακή/περιμετρική), όσο και τη διαμήκη διεύθυνση, παρουσιάζονται κανονικοποιημένες (υπό μορφή τιμών) ή ποσοτικοποιημένες (υπό μορφή λόγων), σε ενδεικτικά στάδια της κατασκευαστικής αλληλουχίας της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας, συναρτήσει της Παραμέτρου Φορτίου Σηράγγων (ΤLPN ή TLPM) ή του Συντελεστή Φορτίου Σηράγγων (ΤLFN ή TLFM) που ενσωματώνουν γεωμετρικές και γεωτεχνικές παραμέτρους που υπεισέρχονται στη διάνοιξη σηράγγων (και συγκεκριμένα κόμβων/διασταυρώσεων). Οι δείκτες «Ν» και «Μ» υποδηλώνουν τις αξονικές δυνάμεις και τις ροπές κάμψης, αντίστοιχα. Τα προτεινόμενα νομογραφήματα σχεδιασμού και οι προτεινόμενες αναλυτικές συσχετίσεις για τα εντατικά μεγέθη, διαφοροποιούνται με βάση το σενάριο της κατασκευαστικής αλληλουχίας της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας και τον συντελεστή οριζόντιων τάσεων (Κο). Λόγω της προσομοίωσης διαφορετικών γεωμετρικών διαμορφώσεων κόμβων/διασταυρώσεων σηράγγων και κατασκευαστικών αλληλουχιών, μπορούν να εφαρμόζονται για κόμβους/διασταυρώσεις σηράγγων μορφής/σχήματος «Η», «Τ» και σταυρού «+». Επιπρόσθετα, δύνανται να εφαρμόζονται ανεξαρτήτως της διαμέτρου, της διατομής (σχήματος), του βάθους και της μεθόδου διάνοιξης (ολομέτωπης ή τμηματικής (εκσκαφής και υποστήριξης)) των σηράγγων. Επίσης, προτείνονται συντελεστές απομείωσης/στάθμισης των δυσμενέστερων τιμών και λόγων των εντατικών μεγεθών, λαμβάνοντας υπόψη την τοπική/σημειακή τους συγκέντρωση/εκδήλωση. Οι συνθήκες φόρτισης που δημιουργούνται είναι πιο δυσμενείς όταν η διάνοιξη της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας ξεκινά από την κύρια σήραγγα και απομακρύνεται από αυτή (δηλαδή, η δημιουργία του «ανοίγματος» στην κύρια σήραγγα πραγματοποιείται στην αρχή), ενώ είναι συγκριτικά πιο ευμενείς όταν η διάνοιξη της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας προσεγγίζει την κύρια σήραγγα και καταλήγει σ’ αυτή (δηλαδή, η δημιουργία του «ανοίγματος» στην κύρια σήραγγα πραγματοποιείται στο τέλος). Οι συνθήκες φόρτισης της συνδετήριας/διασταυρούμενης σήραγγας είναι αντίστοιχες με αυτές που αναπτύσσονται κατά τη διάνοιξη μίας μονής σήραγγας, εκτός από ένα περιορισμένο τμήμα της που συνορεύει με την περιοχή της διασταύρωσης. Επίσης, μελετώνται οι επιδράσεις διαφορετικών περιπτώσεων ως προς την κατασκευαστική αλληλουχία και τη μεθοδολογία διάνοιξης του κόμβου/της διασταύρωσης των σηράγγων, που περιλαμβάνουν (αυτόνομα ή συνδυαστικά) τη διεύρυνση της διατομής για τη διάνοιξη (υπερ-εκσκαφή και υποστήριξη) της διασταυρούμενης σήραγγας εγγύς της περιοχής της διασταύρωσης και την προαιρετική ενίσχυση της περιοχής της διασταύρωσης με την κατασκευή (περιφερειακού/περιμετρικού) δακτυλίου από οπλισμένο σκυρόδεμα («κολάρου») μεταξύ της άμεσης υποστήριξης από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα της διασταυρούμενης σήραγγας και του συνόρου του «ανοίγματος» της κύριας σήραγγας, την κατασκευή της τελικής επένδυσης από οπλισμένο σκυρόδεμα της κύριας σήραγγας πριν τη διάνοιξη της διασταυρούμενης σήραγγας, την κατασκευή φορέα μεταλλικών πλαισίων για την ενίσχυση της κύριας σήραγγας πριν τη διάνοιξη της διασταυρούμενης σήραγγας, την εφαρμογή πρόσθετων μέτρων άμεσης υποστήριξης για τη διάνοιξη της διασταυρούμενης σήραγγας, όπως η τοποθέτηση μεταλλικών πλαισίων, η δημιουργία ομπρέλας μεταλλικών δοκών προπορείας και η υποστήριξη του μετώπου διάνοιξης με αγκύρια από υαλονήματα. Επίσης, παρέχονται αντίστοιχα νομογραφήματα σχεδιασμού και αναλυτικές συσχετίσεις. Στο κεφάλαιο 4 της παρούσας διατριβής παρουσιάζονται ενδεικτικές (εμπειρικές, αναλυτικές, αριθμητικές, κλπ.) μεθοδολογίες για τον υπολογισμό των φορτίων και τον σχεδιασμό της άμεσης υποστήριξης της μονής σήραγγας. Επίσης, παρατίθενται στοιχεία σχετικά με τη φιλοσοφία και τις αρχές των συμβατικών μεθόδων διάνοιξης σηράγγων (κατασκευαστική αλληλουχία, ολομέτωπη ή τμηματική εκσκαφή και υποστήριξη, μέθοδοι σύγκλισης-αποτόνωσης, μέτρα άμεσης υποστήριξης, τύποι αστοχιών της περιβάλλουσας βραχομάζας). Επιπλέον, μελετάται το εμπειρικό κριτήριο αστοχίας Generalized Hoek-Brown, όπως διατυπώνεται από τους Kalos and Kavvadas (2017) στον 3Δ χώρο τάσεων, που χρησιμοποιείται στις αριθμητικές αναλύσεις που διενεργούνται στην παρούσα διατριβή για την προσομοίωση της συμπεριφοράς της περιβάλουσας βραχομάζας. Τέλος, γίνεται σύγκριση καταστατικών προσομοιωμάτων που μπορούν να συσχετιστούν (Generalized Hoek-Brown, Mohr-Coulomb και Drucker-Prager) και να χρησιμοποιηθούν για την συμπεριφορά της περιβάλουσας βραχομάζας ως προς την τασική απόκριση της περιβάλουσας βραχομάζας και τα φορτία που δρουν στην άμεση υποστήριξη της μονής σήραγγας. Στο κεφάλαιο 9 της παρούσας διατριβής συνοψίζονται τα συμπεράσματα που εξάγονται από την υπολογιστική διερεύνηση και οι προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. Εν κατακλείδι, η παρούσα διατριβή επιχειρεί να συνεισφέρει στη μελέτη και την κατασκευή σηράγγων, προτείνοντας στο βαθμό του εφικτού ολοκληρωμένες μεθοδολογίες (νομογραφήματα σχεδιασμού και αναλυτικές συσχετίσεις) για τον υπολογισμό των εντατικών μεγεθών που αναπτύσσονται στην άμεση υποστήριξη δίδυμων σηράγγων και κόμβων/διασταυρώσεων σηράγγων, με βάση την επεξεργασία των αποτελεσμάτων μεγάλου αριθμού παραμετρικών 3Δ αριθμητικών αναλύσεων, για πλήθος εξεταζόμενων μεταβλητών παραμέτρων που υπεισέρχονται στη διάνοιξη σηράγγων.