Rock-Support Interaction Calculations for Pressure Shafts and Tunnels

Summary: A major factor hindering the detailed application of the method of characteristic lines in underground excavation design is the difficulty of determining realistic rock mass properties and allowing for them in the calculations. A new method of making rock-support interaction calculations for plane strain, axi-symmetric pressure shaft and tunnel problems is presented. This method uses non-linear peak and residual rock mass strength criteria, allows for strain-softening and the development of plastic volumpt.ric strains, calculates the distribution of groundwater pressures by allowing the permeability of the fractured rock mass in the plastic zone to vary with the square of the volumetric strain, and evaluates the influence of water pressure subsequently applied inside the lined excavation. ZUSAMMENFASSUNG: Ein Hauptfaktor der die ausführliche Anwendung der Methode der charakteristischen Linien im Untertage Ausgrabung Entwurf verhindert, ist die Schwierigkeit die reele Felsmasse Eigenschaften zu bestimmen und in die Berechnung zu berücksichtigen. Eine neue Methode die die Fels-Unterstutzung Aufeinanderwirkung fur ebenen Zwang axialsymmetrische Druckschächte-und Tunnel probleme berechnet ist dargestellt. Diese Methode wendet nichtlineare Bruch-und Restfestigkeit Felsmasse Kriteria an, berücksichtigt den Festigkeits ab fall und die Entwicklung von plastischen Volumetrischen Formänderungen, berechnet die Verteilung des Grundwasserdrucks bei ermöglichen die Durchlässigkeit der gebrochenen Felsenmässe in die plastische Zone mit dem Quadrat der Volumetrischen Formänderung zu verändern und den Einfluss des nachträglich an der Innenseite der Verschalenen Ausgrabung aufgelegenen Wasserdrucks abzuschätzen. RESUME: La Utilisation de toutes les possibilités de la méthode des Characteristiques est empechée par des difficultés au niveau pratique présentées par la détermination de la loi de comportement global du massif fissure, et par des difficultés au niveau mathématique de tenir compte de ce comportement lors du calcul. On presente ici une nouvelle méthode d’analyse de l’interaction entre une structure de soutènement et le massif, pour le cas de contraintes planes tel qu’un tunnel, et pour le cas axiSymmetrique d’un puit. Cette méthode permet l’utilisation des critères non-linéaires de résistance maximale et résiduelle, et elle permet de tenir en compte les phénomènes de l’anti-écrouissage et de l’évolution de la Iilatationplastique. La variation de la pression d’eau souterraine se calcule a partir de l’hypothèse qu’a l’intérieur dé la zone plastique, le pérmeabilité des roches fissurées est proportionelle à la déformation volumétrique au carré, et on tient compte lors du calcul de l’influence de la pression interne sur le paroi de la cavité souterraine.