Аналіз стійкості вибою неглибоких тунелів з використанням методу скінчених елементів

Рейтинг користувача:  / 0
ГіршийКращий 

Authors:


І. Кахоул, Університет Баджі Мохтар, м. Аннаба, Алжир, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. Яхьяоуі, Національна політехнічна школа, м. Алжир, Алжир

Ю. Мехіді, Університет Ларбі  Тебессі, м. Тебесса, Алжир

Ю. Хадрі, Університет Баджі Мохтар, м. Аннаба, Алжир, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


повний текст / full article



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

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



Abstract:



Мета.
Робота спрямована на вивчення стійкості вибою тунелю (тунель метро Алжиру) та оцінку загальноприйнятих чисельних методів, що використовуються для аналізу стійкості вибою тунелю. Двовимірне (2D) і тривимірне (3D) моделювання методом кінцевих елементів (КЕ) з використанням програм PLAXIS.


Методика.
Прокладка тунелів виконується методом NATM (Новий австрійський метод проходки тунелів); використовуються два типи розрахунків. Перший виконується шляхом зменшення тиску, прикладеного до вибою, до тих пір, поки вибій не зруйнується. Другий підхід полягає у використанні методу зменшення характеристик Phi-c (кута внутрішнього тертя та зчеплення), що заснований на розрахунку коефіцієнта безпеки при оцінці міцності ґрунту на зрушення. Обидва підходи застосовуються для 2D і 3D моделювання методом кінцевих елементів.



Результати.
Встановлено, що визначення руйнівного тиску на вибій є важливим моментом, що дозволяє уникнути руйнування вибою або надмірних деформацій, при цьому використання чисельної процедури призводить до більш точних результатів, ніж аналітичні методи.


Наукова новизна.
Полягає у використанні двовимірного та тривимірного моделювання в поєднанні із двома підходами: розрахунку конструкції із пластичних станів і методу зменшення Phi-c, заснованого на розрахунку коефіцієнта безпеки при оцінці міцності ґрунту на зрушення.


Практична значимість.
Дане дослідження показує, що метод зменшення опору зрушенню набагато краще, ніж метод зменшення тиску на вибій. Більш того, результат 3D моделювання методом кінцевих елементів дає кращий прогноз у порівнянні з результатами 2D моделювання методом кінцевих елементів.


Ключові слова:
тунель, чисельне моделювання, стійкість вибою тунелю, Plaxis 2D, Plaxis 3D tunnel, тунель метро Алжиру

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.

 

Наступні статті з поточного розділу:

Попередні статті з поточного розділу:

Відвідувачі

3668825
Сьогодні
За місяць
Всього
238
49047
3668825

Гостьова книга

Якщо у вас є питання, побажання або пропозиції, ви можете написати їх у нашій «Гостьовій книзі»

Реєстраційні дані

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зареєстровано у Міністерстві юстиції України.
Реєстраційний номер КВ № 17742-6592ПР від 27.04.2011.

Контакти

49005, м. Дніпро, пр. Д. Яворницького, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Ви тут: Головна Архів журналу за випусками 2021 Зміст №1 2021 Аналіз стійкості вибою неглибоких тунелів з використанням методу скінчених елементів