Анализ устойчивости забоя неглубоких туннелей с использованием метода конечных элементов

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:


И. Кахоул, Университет Баджи Мохтар, г. Аннаба, Алжир, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С. Яхьяоуи, Национальная политехническая школа, г. Алжир, Алжир

Ю. Мехиди, Университет Ларби Тебесси, г. Тебесса, Алжир

Ю. Хадри, Университет Баджи Мохтар, г. Аннаба, Алжир, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


повний текст / full article



Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (1): 091 - 097

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-1/091



Abstract:



Цель.
Работа направлена на изучение устойчивости забоя туннеля (туннель метро Алжира) и оценку общепринятых численных методов, которые используются для анализа устойчивости забоя туннеля. Двухмерное (2D) и трехмерное (3D) моделирование методом конечных элементов (КЭ) с использованием программ PLAXIS.


Методика.
Прокладка туннелей выполняется методом NATM (Новый австрийский метод проходки туннелей); используются два типа расчетов. Первый выполняется путем уменьшения давления, приложенного к забою, до тех пор, пока забой не разрушится. Второй подход заключается в использовании метода уменьшения характеристик Phi-c (угла внутреннего трения и сцепления), который основан на расчете коэффициента безопасности при оценке прочности грунта на сдвиг. Оба подхода применяются для 2D и 3D моделирования методом конечных элементов.


Результаты.
Установлено, что определение разрушающего давления на забой является важным моментом, позволяющим избежать разрушения забоя или чрезмерных деформаций, при этом использование численной процедуры приводит к более точным результатам, чем аналитические методы.


Научная новизна.
Заключается в использовании двумерного и трехмерного моделирования в сочетании с двумя подходами: расчёта конструкции по пластическим состояниям и метода уменьшения Phi-c, основанного на расчете коэффициента безопасности при оценке прочности грунта на сдвиг.


Практическая значимость.
Данное исследование показывает, что метод уменьшения сопротивления сдвигу намного лучше, чем метод уменьшения давления на забой. Более того, результат 3D моделирования методом конечных элементов дает лучший прогноз по сравнению с результатами 2D моделирования методом конечных элементов.


Ключевые слова:
туннель, численное моделирование, устойчивость забоя туннеля, Plaxis 2D, Plaxis 3D tunnel, туннель метро Алжира

References.


1. Elmanan, A. M. A., & Elarabi, H. (2016). Analytical and numerical analysis for tunnel heading stability. Conference paper: The Seventh Graduate Studies and Scientific Research Conference, Khartoum, Sudan. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/299377004_ANALYTICAL_AND_NUMERICAL_ANALYSIS_FOR_TUNNEL_HEADING_STABILITY.

2. Ahmed, S. N. A., & David, N.C. (2019). Numerical modelling of tunnel face stability in homogeneous and layered soft ground. Tunnelling and Underground Space Technology, 94. https://doi.org/10.1016/j.tust.2019.103096.

3. Riaz, A., Jamil, S. M., Asif, M., & Akhtar, K. (2016). Tunnel support design by comparison of empirical and finite element analysis of the Nahakki tunnel in Mohmand agency, Pakistan. Studia Geotechnica et Mechanica, 38, 75-84. https://doi.org/10.1515/sgem-2016-0008.

4. Zizka, Z., Kube, S., Schößer, B., & Thewes, M. (2020). Influence of stagnation gradient for face support calculation in Slurry Shield Tunnelling. Geomechanics and Tunnelling, 13, 372-381. https://doi:10.1002/geot.202000009.

5. Leca, E., & Dormieux, L. (2015). Upper and lower bound solutions for the face stability of shallow circular tunnels in frictional material. Géotechnique, 40(4), 58-606. https://doi.org/10.1680/geot.1990.40.4.581.

6. Li, L., Zheng, W., & Wang, Y. (2018). Prediction of Moment Redistribution in Statically Indeterminate Reinforced Concrete Structures Using Artificial Neural Network and Support Vector Regression. Applied Sciences, 9(28). https://doi.org/10.3390/app9010028.

7. Fu, Y., & Zheng, H. (2017). Numerical Research on Face Stability of Pipe Jacking Tunnel in Soft Clay. Chinese Journal of Underground Space and Engineering. Retrieved from https://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-BASE2017S2020.htm.

8. Padua-Fernández, R., Rivera-Constantino, R., & Marengo-Mogollón, H. (2011). Diseño geotécnico del túnel de desfogue del proyecto hidroeléctrico La Yesca, México. Conference proceedings, Pan-Am CGS Geotechnical Conference: 64th Canadian Geotechnical Conference and 14 th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Toronto, Ontario, Canada. Retrieved from https://docplayer.es/21790193-Diseno-geotecnico-del-tunel-de-desfogue-del-proyecto-hidroelectrico-la-yesca-mexico.html.

9. Brinkgreve, R.B.J. (Ed.) (2018). PLAXIS 2D Manuals. General Information, Tutorial Manual, Reference Manual, Material Models Manual, Scientific Manual. Delft University of Technology & PLAXIS. ISBN-13: 978-90-76016-24-5. Retrieved from www.plaxis.com.

10. Smith, I. M., Griffiths, D. V., & Margetts, L. (2014). Programming the finite element method (5th ed.). Chichester: John Wiley & Sons Ltd. Retrieved from https://books.google.dz/books?id=ZbtiAAAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=fr.

11. Barla, G. (2016). Full-face excavation of large tunnels in difficult conditions. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 8, 294-303. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2015.12.003.

12. Janin, J.-P. (2012). Tunnels en milieu urbain: Prévisions des tassements avec prise en compte des effets des pré-soutènements (renforcement du front de taille et voûte-parapluie). INSA de Lyon, France. Retrieved from http://theses.insa-lyon.fr/publication/2012ISAL0038/these.pdf.

13. Elmanan, A. M. (2016). Elementary and Finite Element Methods for Analysis of Closed Face Tunnels (Unpublished master’s thesis). University of Khartoum Suden. Retrieved from http://onlinejournals.uofk.edu/index.php/JBRR/article/view/1463/1476.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3672357
Сегодня
За месяц
Всего
692
52579
3672357

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Архив журнала по выпускам 2021 Содержание №1 2021 Анализ устойчивости забоя неглубоких туннелей с использованием метода конечных элементов