Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tương tác giữa tỷ lệ ứng suất tại chỗ và độ đồng nhất ngang trong khối đá đối với các đường hầm áp lực bọc bê tông căng thương
Tóm tắt
Bài báo này trình bày về hành vi cơ học và thủy lực của các đường hầm áp lực bọc bê tông căng thụ động được nhúng trong các loại đá nhựa có tính đồng nhất ngang, chịu tác động của các ứng suất không đồng nhất tại chỗ. Hai trường hợp được phân biệt dựa trên việc ứng suất thẳng đứng tại chỗ trong khối đá cao hơn hay thấp hơn ứng suất nằm ngang tại chỗ. Một mô hình phần tử hữu hạn hai chiều đã được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng, α, và tỷ lệ ứng suất nằm ngang so với ứng suất thẳng đứng, k, đến khả năng chịu tải của các đường hầm áp lực bọc bê tông căng. Nghiên cứu chỉ ra rằng tỷ lệ ứng suất tại chỗ và hướng các lớp trong khối đá ảnh hưởng đáng kể đến sự phân chia tải trọng giữa khối đá và lớp bọc. Phân bố ứng suất và biến dạng do quá trình thi công đường hầm cho thấy một mẫu hình đối xứng đối với các đường hầm nhúng trong một khối đá có các mặt phẳng phân lớp nằm ngang hoặc đứng, trong khi cho thấy mẫu hình không đối xứng đối với các đường hầm nhúng trong một khối đá có các mặt phẳng phân lớp nghiêng. Kết quả thu được cho một giá trị cụ thể α với hệ số k là giống nhau với giá trị cho α + 90° với hệ số 1/k bằng cách xoay trục đường hầm đi 90°. Áp lực nước nội tại tối đa đã được xác định bằng cách bù đắp ứng suất vòng gây ra bởi áp đột thất với áp suất vòng gây ra bởi nước thấm. Ngoài việc đánh giá áp suất nước nội tại, phương pháp này còn có khả năng xác định các vị trí tiềm tàng có thể xuất hiện nứt dọc trong lớp bọc cuối.
Từ khóa
#đường hầm áp lực #bọc bê tông căng #ứng suất tại chỗ #vật liệu đồng nhất ngang #ứng suất và biến dạngTài liệu tham khảo
Barla G (2001) Tunnelling under squeezing rock conditions. Eurosummer-School in Tunnel Mechanics, Innsbruck, pp 169–268
Barla G, Bonini M, Semeraro M (2011) Analysis of the behaviour of a yield-control support system in squeezing rock. Tunn Undergr Space Technol 26:146–154
Bobet A (2011) Lined circular tunnels in elastic transversely anisotropic rock at depth. Rock Mech Rock Eng 44:149–167
Bobet A, Nam SW (2007) Stresses around pressure tunnels with semi-permeable liners. Rock Mech Rock Eng 40:287–315
Bonini M, Lancellotta G, Barla G (2013) State of stress in tunnel lining in squeezing rock conditions. Rock Mech Rock Eng 46(2):405–411. doi:10.1007/s00603-012-0326-y
Carranza-Torres C, Fairhurst C (2000a) Application of the convergence-confinement method of tunnel design to rock masses that satisfy the Hoek–Brown failure criterion. Tunn Undergr Space Technol 15:187–213
Carranza-Torres C, Fairhurst C (2000b) Some consequences of inelastic rock-mass deformation on the tunnel support loads predicted by the einstein and Schwartz design approach. Trends Rock Mech 16–49. doi:10.1061/40514(290)2
Detournay E, Fairhurst C (1987) Two-dimensional elasto-plastic analysis of a long, cylindrical cavity under non-hydrostatic loading. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr 24:197–211
DIANA (2012) User’s manual—release 9.4.4
Feenstra PH (1993) Computational aspects of biaxial stress in plain and reinforced concrete. TU Delft, Delft University of Technology, Delft
Fortsakis P, Nikas K, Marinos V, Marinos P (2012) Anisotropic behaviour of stratified rock masses in tunnelling. Eng Geol 141:74–83
Gao Z, Zhao J, Yao Y (2010) A generalized anisotropic failure criterion for geomaterials. Int J Solids Struct 47:3166–3185
Hefny AM, Lo KY (1999) Analytical solutions for stresses and displacements around tunnels driven in cross-anisotropic rocks. Int J Numer Anal Methods Geomech 23:161–177
Hoek E, Marinos P (2000) Predicting tunnel squeezing problems in weak heterogeneous rock masses. Tunnels Tunn Int 32:45–51
Kolymbas D, Wagner P, Blioumi A (2012) Cavity expansion in cross-anisotropic rock. Int J Numer Anal Methods Geomech 36:128–139
Manh HT, Sulem J, Subrin D (2015) A closed-form solution for tunnels with arbitrary cross section excavated in elastic anisotropic ground. Rock Mech Rock Eng 48:277–288
ÖNORM B (2001) 4700: Stahlbetontragwerke. EUROCODE-nahe Berechnung. Bemessung und Konstruktive Durchbildung 76(4):162–167
Pachoud AJ, Schleiss AJ (2015) Stresses and displacements in steel-lined pressure tunnels and shafts in anisotropic rock under quasi-static internal water pressure. Rock Mech Rock Eng 49(4):1263–1287. doi:10.1007/s00603-015-0813-z
Panet M (1996) Two case histories of tunnels through squeezing rocks. Rock Mech Rock Eng 29:155–164
Schleiss AJ (1986) Design of pervious pressure tunnels. Water Power Dam Constr 38(21–26):29
Schleiss AJ (1988) Design criteria applied for the lower pressure tunnel of the north Fork Stanislaus River hydroelectric project in California. Rock Mech Rock Eng 21:161–181
Schleiss AJ (1997) Design of reinforced concrete linings of pressure tunnels and shafts. Hydropower Dams 3:88–94
Schleiss AJ (2013) Competitive pumped-storage projects with vertical pressure shafts without steel linings. Geomech Tunn 6:456–463
Schleiss AJ, Manso PA (2012) Design of pressure relief valves for protection of steel-lined pressure shafts and tunnels against buckling during emptying. Rock Mech Rock Eng 45:11–20
Seeber G (1985a) Power conduits for high-head plants, part one. Int Water Power Dam Constr 37:50–54
Seeber G (1985b) Power conduits for high-head plants, part two. Int Water Power Dam Constr 37:95–98
Seeber G (1999) Druckstollen und Druckschächte: Bemessung, Konstruktion. Enke im Georg Thieme Verlag, Ausführung
Simanjuntak TDYF, Marence M, Mynett AE, (2012a). Towards improved safety and economical design of pressure tunnels. In: ITA-AITES world tunnel congress & 38th general assembly (WTC 2012), Bangkok, Thailand
Simanjuntak TDYF, Marence M, Schleiss AJ, Mynett AE (2012b) Design of pressure tunnels using a finite element model. Hydropower & Dams 19:98–105
Simanjuntak TDYF, Marence M, Mynett AE, Schleiss AJ (2013) Mechanical–hydraulic interaction in the cracking process of pressure tunnel linings. Hydropower Dams 20:112–119
Simanjuntak TDYF, Marence M, Mynett AE, Schleiss AJ (2014a) Effects of rock mass anisotropy on deformations and stresses around tunnels during excavation. In: The 82nd annual meeting of ICOLD, international symposium on dams in global environmental challenges, Bali, Indonesia, pp II-129–II-136
Simanjuntak TDYF, Marence M, Mynett AE, Schleiss AJ (2014b) Pressure tunnels in non-uniform in situ stress conditions. Tunn Undergr Space Technol 42:227–236
Timoshenko SP, Goodier JN, Abramson HN (1970) Theory of elasticity. J Appl Mech 37:888
Tonon F (2004) Does elastic anisotropy significantly affect a tunnel’s plane strain behavior? Transp Res Rec J Transp Res Board 1868:156–168
Tonon F, Amadei B (2003) Stresses in anisotropic rock masses: an engineering perspective building on geological knowledge. Int J Rock Mech Min Sci 40:1099–1120
Wannenmacher H, Krenn H, Komma N, Bauert M, Grunicke U (2012) A case study of the niagara tunnel facility project—technical and economical aspects of passive prestressed pressure tunnels. In: Swiss tunnel congress 2012, Lucerna, Switzerland, pp 276–299
Wittke W (1990) Rock mechanics: theory and applications, with case histories. Springer, New York