Η παρούσα διπλωματική εργασία ερευνά την επιρροή στην κατασκευή του φρέατος αερισμού Κρήτης, που αποτελεί μέρος του έργου «Μετρό Θεσσαλονίκης – Επέκταση Καλαμαριάς», από τη διάνοιξη των σηράγγων του μετρό που διέρχονται εκατέρωθεν του και των εγκάρσιων σηράγγων που ενώνουν το φρέαρ με τις σήραγγες του μετρό. Πιο ειδικά αρχικά γίνεται εξέταση των γεωλογικών συνθηκών της περιοχής που αναμένεται να κατασκευαστεί το φρέαρ αερισμού καθώς και τα γεωτεχνικά στοιχεία των προς εκσκαφή γεωυλικών που αναμένεται να συναντηθούν κατά την διάνοιξη των σηράγγων του μετρό και των εγκάρσιων σηράγγων που θα τις ενώνουν με το φρέαρ εξαερισμού. Τα γεωτεχνικά στοιχεία λαμβάνονται από τις εργαστηριακές και επιτόπου δοκιμές των δοκιμίων που προήλθαν από γεωτρήσεις που είχαν πραγματοποιηθεί κατά μήκος της χάραξης του μετρό. Στη συνέχεια έγινε ανάλυση και επεξεργασία των εδαφικών παραμέτρων που είχαν προκύψει από τις γεωτρήσεις και προέκυψε ομαδοποίηση σε τέσσερεις εδαφικές ζώνες με τις εδαφικές τους παραμέτρους. Η ομαδοποίηση αυτή έγινε για την καλύτερη και αποδοτικότερη προσομοίωση της στρωματογραφίας σε δισδιάστατη ανάλυση μέσω  λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων.

Έπειτα σε λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων γίνεται προσομοίωση του φρέατος αερισμού, των σηράγγων που έχουν διανοιχθεί με μηχανήματα ΤΒΜ (Tunnel Boring Machine) και των εγκάρσιων σηράγγων, που ενώνουν το φρέαρ με τις σήραγγες ΤΒΜ, οι οποίες έχουν διανοιχτεί με την Νέα Αυστριακή Μέθοδο (ΝΑΤΜ). Για την προσομοίωση τόσο του φρέατος εξαερισμού, όσο και των σηράγγων (ΤΒΜ και ΝΑΤΜ) χρησιμοποιήθηκε η γεωμετρία των κατασκευαστικών σχεδίων της μελέτης εφαρμογής του φρέατος αερισμού. Επιπλέον τα στάδια και η σειρά προσομοίωσης του φρέατος και των σηράγγων (ΤΒΜ και ΝΑΤΜ) ακολούθησε την πραγματική αλληλουχία της κατασκευής. Το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή την έρευνα είναι το RS2 της εταιρείας Rocscience.

Για την έρευνα της αλληλεπίδρασης της διάνοιξης των σηράγγων (ΤΒΜ και ΝΑΤΜ) στο φρέαρ αερισμού ακολουθήθηκαν δυο μεθοδολογίες προσομοίωσης. Στην πρώτη μεθοδολογία τα αποτελέσματα της αλληλεπίδρασης λαμβάνονται έπειτα από τον συνδυασμό δύο αριθμητικών προσομοιωμάτων ενώ στην δεύτερη μεθοδολογία λαμβάνονται από ένα και μόνο αριθμητικό προσομοίωμα.

Πιο αναλυτικά, για την πρώτη μεθοδολογία αρχικά προσομοιώνεται σε ένα αριθμητικό μοντέλο το φρέαρ αερισμού και οι σήραγγες ΤΒΜ που βρίσκονται εκατέρωθεν του. Στα πρώτα στάδια γίνεται η εφαρμογή των πασσάλων περιμετρικά του φρέατος, η εκσκαφή του φρέατος σε φάσεις και η τοποθέτηση των αντηρίδων και έπειτα η διάνοιξη της βόρειας σήραγγας ΤΒΜ και η υποστήριξη της και τέλος η διάνοιξη και υποστήριξη της νότιας σήραγγας ΤΒΜ. Από αυτήν την αριθμητική ανάλυση λαμβάνονται οι μεταβολές των εντατικών μεγεθών του φρέατος στις φάσεις κατασκευής των δύο σηράγγων ΤΒΜ. Επιπλέον λαμβάνεται η μεταβολή του τασικού εδαφικού πεδίου και οι κατακόρυφες μετακινήσεις της επιφανείας κατά την ολοκλήρωση των κατασκευών. Έπειτα σε δεύτερο μοντέλο προσομοιώνονται και οι εγκάρσιες σήραγγες ΝΑΤΜ και ενώνουν το φρέαρ με τις σήραγγες ΤΒΜ. Οι σήραγγες ΝΑΤΜ διανοίγονται σε τρείς φάσεις. Για την κατασκευή αυτού του μοντέλου λαμβάνεται υπόψιν η «χαλάρωση» που έχει προκληθεί στο περιβάλλον έδαφος του φρέατος που θα διανοιχθούν οι σήραγγες ΝΑΤΜ λόγω της κατασκευής του φρέατος αλλά και των σηράγγων ΤΒΜs, μέσω της αποτόνωσης αυτού. Από την δεύτερη ανάλυση λαμβάνονται αποτελέσματα που αφορούν τα εντατικά μεγέθη της σήραγγας ΝΑΤΜ αλλά και η κατακόρυφες μετακινήσεις τις επιφανείας. Αυτά τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα της μελέτης εφαρμογής αλλά και με τα μετρούμενα μεγέθη από το πεδίο κατά την κατασκευή αυτών των έργων. Μέσω της σύγκρισης αυτής έγινε επαλήθευση της μεθοδολογίας προσομοίωσης που εφαρμόστηκε σε αυτή την έρευνα και αναδείχτηκε η αλληλεπίδραση μεταξύ της διάνοιξης των σηράγγων και του φρέατος αερισμού.

Στη δεύτερη μεθοδολογία έγινε προσομοίωση με τη χρήση αριθμητικού μοντέλου η οποία περιλάμβανε το σύνολο των κατασκευών, δηλαδή, το φρέαρ, τις σήραγγες ΤΒΜ και τις εγκάρσιες σήραγγες ΝΑΤΜ. Αρχικά γίνεται η εφαρμογή των πασσάλων περιμετρικά του φρέατος, η εκσκαφή του φρέατος αερισμού και η τοποθέτηση των αντηρίδων, έπειτα η εκσκαφή και υποστήριξη της βόρειας σήραγγας ΤΒΜ και η εκσκαφή και η υποστήριξη της νότιας σήραγγας ΤΒΜ. Έπειτα η εκσκαφή δοκών προπορείας κάθετα στο φρέαρ και άνωθεν των σηράγγων, η εκσκαφή και υποστήριξη της νότιας σήραγγας ΝΑΤΜ και η εκσκαφή και η υποστήριξη της βόρειας σήραγγας ΝΑΤΜ. Μέσω αυτής της ανάλυσης γίνεται αντιληπτό το πώς επηρεάζονται τα εντατικά μεγέθη του φρέατος από τη διάνοιξη των σηράγγων ΤΜΒ και αντίστοιχα τα εντατικά μεγέθη των σηράγγων ΤΒΜ και του φρέατος από την διάνοιξη των σηράγγων ΝΑΤΜ. Τα τελικά αποτελέσματα αυτής της έρευνας συγκρίνονται με τα αποτελέσματα της μελέτης εφαρμογής αλλά και με τα μετρούμενα μεγέθη από το πεδίο κατά την κατασκευή των έργων. Η σύγκριση αυτή συμβάλει στην επικύρωση των αποτελεσμάτων της παρούσας έρευνας. Παράλληλα αυτή η ενιαία προσομοίωση των κατασκευών δίνει την δυνατότητα της αναλυτικής καταγραφής της αλληλεπίδρασης μεταξύ της διάνοιξης των σηράγγων και του φρέατος αερισμού σε κάθε στάδιο κατασκευής.

Για την καλύτερη και πολύπλευρη κατανόηση των εντατικών μεγεθών που λήφθηκαν από τα μοντέλα δισδιάστατης ανάλυσης της παρούσας έρευνας, με τη χρήση λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων, κρίθηκε σκόπιμη και η σύγκρισή των δύο μεθοδολογιών μεταξύ τους αλλά και με τα αποτελέσματα της μελέτης εφαρμογής και των τιμών που καταγράφηκαν στο πεδίο κατά τη φάση κατασκευής. Από την σύγκριση αυτή προέκυψε ότι τα αποτελέσματα των μοντέλων προσομοίωσης της παρούσας έρευνας με τη χρήση κώδικά πεπερασμένων στοιχείων ήταν κατά τι πιο συντηρητικά σε σχέση με αυτά που είχε υπολογίσει η μελέτη εφαρμογής και με αυτά που μετρήθηκαν στο πεδίο. Η διαφορά αυτή πιθανώς οφείλεται στο διαφορετικό κώδικα πεπερασμένων στοιχείων που έχει χρησιμοποιηθεί στη μελέτη του έργου, στις διαφορετικές παραδοχές ως προς τη μεθοδολογία ανάλυσης αλλά και παραμέτρων υποστήριξης και σίγουρα στις διαφορετικές γεωτεχνικές παραμέτρους του εδάφους, δεδομένου ότι στην παρούσα διπλωματική εργασία έχει γίνει εκ΄ του  μηδενός γεωτεχνική αξιολόγηση και εκτίμηση εδαφικών παραμέτρων.