Comparison of Tunnel Convergence Measurement Methods

• Main Author: Erlandsson, Olof
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Fastigheter och byggande 2020
• Subjects: tunnel; convergence; displacement; tilt; sensor; konvergens; förskjutning; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-276439

When creating cavities below ground, movements occur in the surrounding soil due to disrupted equilibrium. In tunnel constructions these displacements are referred to as tunnel convergence. This report compares four dierent methods for monitoring tunnel convergence with regards to both measurement precision and method cost. Three of the methods are based on displacement measurements of optical targets placed at regular intervals in the tunnel. Presented is also a method using a combination of wireless tilt and distance sensors to monitor tunnel convergence. The overall conclusion is that measurement precision and cost are well correlated. However, important to consider is that tunnel convergence monitoring cost is faceted and not only the obvious cost of equipment and labour, but also the indirect cost from interfering with other activities in the tunnel. Measurement precision of the dierent methods was determined by applying the methods in a lab environment, congured to eliminate any possible movements, and analysing the distribution of the displacement demonstrated by each method. In addition, information regarding the labour eort required to prepare and perform the measurements was also collected. Based on the experiments and literature studies, the report discusses the criteria to consider when selecting a tunnel convergence monitoring method and presents a comparison of the four methods included in the study. === Vid skapandet av underjordiska hålrum uppträder rörelser i den omgivande marken på grund av att jämvikten upphävs. I tunnelkonstruktioner kallas dessa förskjutningar för tunnelkonvergens. Denna rapport jämför, med avseende både på precision och kostnad, fyra metoder för mätning av tunnelkonvergens. Tre av metoderna baseras på förskjutningsmätningar av optiska mål placerade på regelbundna avstånd längs tunneln. Rapporten presenterar även en metod där en kombination av trådlösa tilt- och distanssensorer används för att monitorera tunnelkonvergens. Den övergripande slutsatsen är att mätprecision och kostnad är väl korrelerade. Viktigt är dock att beakta de olika delarna i den totala kostnaden, som inte bara består av kostnader för arbetskraft och utrustning utan även indirekta kostnader på grund av att annan verksamhet hindras under mätaktiviteter. Mätprecisionen för de olika metoderna uppskattades genom att analysera fördelningen av mätvärden uppmätta i en lab-miljö beskaffad så att inga rörelser förväntades. Från labmätningarna noterades även omfattningen av den arbetsinsats som krävs för att förbereda och utföra mätningarna. Med mätningarna och litteraturstudier som bakgrund diskuteras kriterier att beakta när man väler metod för konvergensmätning. Baserat på dessa kriterier jämförs de fyra metoderna.