Conclusions We present and validate

Conclusions
We present and validate a new analytical failure mechanism for the determination, in the framework of limit analysis, of the critical collapse pressure and of the geometry of the collapse mechanism, for the face of tunnels excavated in low quality rock masses with the HB non-linear failure criterion.

The use of a non-linear failure criterion introduces the need to consider the distribution of normal stresses along the failure surface, so that the 'local' friction angle can be computed to fulfill the assumption of associated flow that is inherent to limit analysis.

To be able to consider the non-linearity of the HB criterion, we improve an advanced, and recently proposed, failure mechanism for the tunnel face ; the mechanism, that covers the whole excavation front, is generated "Point-by-point", and it provides a rotational-type failure that is very similar to that observed in small-scale tunnel tests in the laboratory.

The mechanism makes it possible to work with variable MC materials properties, and it represents the more advanced tunnel face failure mechanism that has been proposed to this date.

The results of such simulations suggest that a linear distribution of stresses along the failure surface could be employed as an approximation to the real stress distribution in many practical applications.

The increased complexity of the stress distribution does not seem to improve the results in other cases with 'better' rock mass properties, when the computed critical pressures are almost equal to the uniform distribution case.

To validate the new failure mechanism, 22 test-cases corresponding to rock masses with low quality, as indicated by their GSI value, have been employed to compare our limit analysis results with results of three-dimensional simulations conducted with FLAC3D. Two aspects have been compared: the numerical value of the collapse pressure; and the shape of the failure mechanism.

The obtained results suggest that the limit analysis approach proposed herein successfully approximates the FLAC3D numerical results but with a significantly reduced computational cost, so that it could be applied for fast, and relatively reliable, estimations of the pressure needed for face support in shallow tunnels excavated in heavily fractured rock masses.

To limit the applicability of the approach it has be reminded that the HB failure criterion assumes an isotropic rock mass behaviour, and that it should only be applied when the structure size, relatively to the spacing between discontinuities, makes it possible to consider the rock mass as a 'continuum' instead of a blocky structure.

As solutions of the limit analysis problem, solutions presented herein do not consider the deformations at the tunnel face and they do not account for squeezing failures associated to high deformations of the material when subjected to high stresses.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทสรุป เรานำเสนอ และตรวจสอบวิเคราะห์ความล้มเหลวกลไกใหม่สำหรับการกำหนด ในกรอบ ของการวิเคราะห์ขีดจำกัด ความดันสำคัญยุบ และ ของเรขาคณิตของกลไกการยุบ หน้าของอุโมงค์ที่ขุดในมวลหินคุณภาพต่ำมีเกณฑ์ล้มเหลวสมบัติ HBการใช้เกณฑ์ล้มเหลวสมบัติแนะนำต้องคำนึงถึงการกระจายของความเครียดปกติบนผิวความล้มเหลว เพื่อให้สามารถคำนวณมุมเสียดทาน 'ท้องถิ่น' ตามสมมติฐานของไหลที่เกี่ยวข้องที่เป็นการจำกัดการวิเคราะห์เพื่อให้สามารถพิจารณาความไม่เป็นเชิงเส้นของเกณฑ์ HB เราปรับปรุงกลไกการล้มเหลว และขั้นสูง เสนอเมื่อเร็ว ๆ นี้ สำหรับผิวหน้าอุโมงค์ กลไก ที่ครอบคลุมด้านหน้าขุดค้นทั้งหมด จะสร้าง "จุดโดยจุด และให้ความหมุนชนิดล้มเหลวที่คล้ายกับที่พบในอุโมงค์ขนาดเล็กการทดสอบในห้องปฏิบัติการกลไกที่ทำให้สามารถทำงานกับตัวแปรคุณสมบัติวัสดุ MC มันแสดง และขั้นสูงอุโมงค์หน้าความล้มเหลวของกลไกที่ได้รับการเสนอในวันนี้นั้นผลการจำลองดังกล่าวแนะนำว่า อาจใช้การกระจายเชิงเส้นของการเน้นบนผิวความล้มเหลวเป็นการประมาณการแจกแจงความเครียดจริงปฏิบัติงานความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของการกระจายความเครียดไม่ ปรับปรุงผลลัพธ์ในกรณีอื่น ๆ ด้วย ''หินมวลคุณสมบัติที่ดีกว่า เมื่อแรงกดดันสำคัญคำนวณเกือบเท่ากับกรณีกระจายสม่ำเสมอการตรวจสอบความล้มเหลวของกลไกใหม่ 22-กรณีทดสอบที่สอดคล้องกับมวลหินที่มีคุณภาพต่ำ ตามที่ระบุ โดยค่า GSI ของพวกเขา ได้รับการว่าจ้างเพื่อเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ของเราจำกัดกับผลของแบบจำลองสามมิติที่มี FLAC3D มีการเปรียบเทียบสองด้าน: ค่าตัวเลขของความดันยุบ และรูปร่างของความล้มเหลวของกลไกได้รับผลแนะนำว่า วิธีการวิเคราะห์ขีดจำกัดที่เสนอในที่นี้สำเร็จสใกล้เคียงผลลัพธ์ตัวเลข FLAC3D แต่ มีต้นทุนลดคำนวณ ดังนั้นมันอาจจะใช้ในการประเมินอย่างรวดเร็ว และค่อนข้างเชื่อถือ ได้ ของความดันที่จำเป็นสำหรับการสนับสนุนหน้าใน อุโมงค์ตื้นที่ขุดในหนักร้าวมวลหินการจำกัดความเกี่ยวข้องของวิธี มันมีเตือนว่า เกณฑ์ความล้มเหลวที่ HB สันนิษฐานพฤติกรรมมวลเป็น isotropic ร็อค และที่ ควรเท่านั้นใช้เมื่อขนาดโครงสร้าง ค่อนข้างจะมีช่องว่างระหว่างต่อเนื่อง ทำให้สามารถพิจารณามวลหินเป็น 'ต่อเนื่อง' แทนโครงสร้างบล็อกเป็นโซลูชั่นของปัญหาวิเคราะห์จำกัด โซลูชั่นที่นำเสนอในที่นี้พิจารณาพิการที่หน้าอุโมงค์ และจะไม่บัญชีสำหรับบีบความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับพิการสูงของวัสดุเมื่อเครียดสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ข้อสรุปที่
เรานำเสนอและตรวจสอบกลไกการวิเคราะห์ความล้มเหลวของใหม่สำหรับความมุ่งมั่นในกรอบของการวิเคราะห์ขีด จำกัด ของความดันล่มสลายที่สำคัญและรูปทรงเรขาคณิตของกลไกการล่มสลายสำหรับใบหน้าของอุโมงค์ขุดขึ้นมาในฝูงที่มีคุณภาพหินต่ำกับ HB ไม่ใช่ ความล้มเหลวในเกณฑ์ -linear.

การใช้เกณฑ์ความล้มเหลวไม่ใช่เชิงเส้นแนะนำถึงความจำเป็นที่จะต้องพิจารณาการกระจายของความเครียดปกติไปตามพื้นผิวความล้มเหลวเพื่อให้ 'ท้องถิ่น' มุมเสียดทานสามารถคำนวณเพื่อตอบสนองสมมติฐานของการไหลที่เกี่ยวข้องที่เป็นโดยธรรมชาติ . ที่จะ จำกัด การวิเคราะห์

เพื่อให้สามารถพิจารณาที่ไม่เป็นเชิงเส้นของเกณฑ์ HB เราปรับปรุงขั้นสูงและเมื่อเร็ว ๆ นี้นำเสนอกลไกความล้มเหลวสำหรับใบหน้าอุโมงค์; กลไกที่ครอบคลุมด้านหน้าขุดทั้งหมดถูกสร้าง "จุดโดยจุด" และมันยังมีความล้มเหลวในการหมุนชนิดที่มีลักษณะคล้ายกันมากกับที่พบในการทดสอบในอุโมงค์ขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการ.

กลไกที่ทำให้มันเป็นไปได้ ในการทำงานกับตัวแปร MC คุณสมบัติวัสดุและมันหมายถึงกลไกความล้มเหลวอุโมงค์ใบหน้าขั้นสูงที่ได้รับการเสนอให้วันนี้.

ผลที่ได้จากการจำลองสถานการณ์ดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าการกระจายเชิงเส้นของความเครียดไปตามพื้นผิวความล้มเหลวที่อาจจะใช้เป็นประมาณไป กระจายความเครียดจริงในการปฏิบัติงานจำนวนมาก.

ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของการกระจายความเครียดไม่ได้ดูเหมือนจะปรับปรุงผลในกรณีอื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติมวลหิน 'ดีกว่า' เมื่อคำนวณแรงกดดันที่สำคัญเกือบจะเท่ากับกรณีการจัดจำหน่ายเครื่องแบบ.

เพื่อตรวจสอบ ความล้มเหลวของกลไกใหม่ 22 การทดสอบกรณีที่สอดคล้องกับมวลหินที่มีคุณภาพต่ำตามที่ระบุโดยค่า GSI ของพวกเขาได้รับการว่าจ้างเพื่อเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ขีด จำกัด ของเรามีผลการจำลองสามมิติดำเนินการกับ FLAC3D สองด้านได้รับการเปรียบเทียบ: ค่าตัวเลขของความดันล่มสลาย; และรูปร่างของกลไกความล้มเหลว.

ผลที่ได้ชี้ให้เห็นว่าวิธีการวิเคราะห์ขีด จำกัด ที่เสนอไว้ในที่นี้ประสบความสำเร็จใกล้เคียงกับผลตัวเลข FLAC3D แต่มีการลดลงอย่างมีนัยสำคัญค่าใช้จ่ายในการคำนวณเพื่อที่จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้อย่างรวดเร็วและค่อนข้างน่าเชื่อถือและประมาณการของความดัน ที่จำเป็นสำหรับการสนับสนุนของใบหน้าในอุโมงค์ตื้นขุดขึ้นมาในฝูงร็อคร้าวหนัก.

เพื่อ จำกัด การบังคับใช้ของวิธีการที่จะได้รับการเตือนว่าความล้มเหลวในเกณฑ์ HB ถือว่าพฤติกรรมมวลหิน isotropic และมันควรจะนำมาใช้เมื่อขนาดของโครงสร้างที่ค่อนข้าง ระยะห่างระหว่างต่อเนื่องที่ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะต้องพิจารณามวลหินเป็น 'ต่อเนื่อง' แทนโครงสร้างบล็อก.

ในฐานะที่เป็นโซลูชั่นของปัญหาการวิเคราะห์ขีด จำกัด ของการแก้ปัญหาที่นำเสนอในที่นี้ไม่ได้พิจารณารูปร่างที่ใบหน้าของอุโมงค์และพวกเขาไม่บัญชี สำหรับความล้มเหลวของการบีบเกี่ยวข้องกับรูปร่างสูงของวัสดุเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียดสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สรุปเรานำเสนอและตรวจสอบวิเคราะห์ความล้มเหลวของกลไกใหม่สำหรับการกำหนด ในกรอบของการวิเคราะห์ขีดจำกัดของความดันวิกฤติที่ล่มสลายและเรขาคณิตของกลไกการล่มสลาย เพราะใบหน้าของอุโมงค์ที่ขุดพบในมวลหินคุณภาพต่ำกับ HB ) ความล้มเหลวของเกณฑ์การใช้เกณฑ์ความล้มเหลว ) แนะนำต้องพิจารณาการกระจายความเค้นปกติตามพื้นผิวความล้มเหลว ดังนั้นมุมแรงเสียดทาน " ท้องถิ่น " สามารถคำนวณตามสมมติฐานที่เกี่ยวข้องการไหลที่มีอยู่เพื่อ จำกัด การวิเคราะห์เพื่อให้สามารถพิจารณาไม่เกณฑ์ของ HB เราพัฒนาขั้นสูงและเมื่อเร็ว ๆนี้เสนอกลไกความล้มเหลวสำหรับอุโมงค์ใบหน้า กลไกที่คลุมหน้าดินทั้งสิ้น จะสร้าง " จุดโดยจุด " และมันมีหมุนประเภทความล้มเหลวที่คล้ายคลึงกับที่พบในกระบวนการการทดสอบในอุโมงค์ลม ในห้องปฏิบัติการกลไกที่ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะทำงานกับตัวแปร MC วัสดุ คุณสมบัติ และมันเป็นขั้นสูงกว่าอุโมงค์เผชิญความล้มเหลวกลไกที่ได้รับการนำเสนอในวันที่นี้ผลการจำลองสถานการณ์ดังกล่าวชี้ให้เห็นว่า การกระจายเชิงเส้นของแรงตามพื้นผิวความล้มเหลวอาจจะใช้เป็นค่าประมาณเพื่อการกระจายความเครียดจริงในการใช้งานจริงมากความซับซ้อนเพิ่มขึ้นของการกระจายความเค้นดูเหมือนจะปรับปรุงผลในคดีอื่น ๆด้วย " ดีกว่า " มวลหินคุณสมบัติ เมื่อครั้งวิกฤตแรงกดดันเกือบเท่ากับกรณีการกระจายสม่ำเสมอเพื่อตรวจสอบกลไกความล้มเหลวใหม่ 22 กรณีทดสอบที่สอดคล้องกับหินก้อนที่มีคุณภาพต่ำ , ตามที่ระบุโดยค่า GSI ของพวกเขาได้รับการว่าจ้างเพื่อเปรียบเทียบผลวิเคราะห์ขอบเขตของเราผลสามมิติจำลองกับกลุ่ม flac3d สองด้าน มีการเปรียบเทียบ : ค่าตัวเลขของยุบ ความดัน และรูปร่างของกลไกความล้มเหลว .ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้เสนอการวิเคราะห์แบบขอบเขตความใกล้เคียงกับ flac3d เชิงตัวเลขผลแต่กับลดการคำนวณต้นทุน เพื่อให้สามารถใช้สำหรับรวดเร็วและเชื่อถือได้ค่อนข้าง ภาคของความดันที่จำเป็นสำหรับการสนับสนุนหน้าอุโมงค์ตื้นขุดหินก้อนหนักแตกใน .เพื่อ จำกัด การประยุกต์ใช้วิธีการมันมีได้รับการเตือนว่ามีความล้มเหลวเกณฑ์ถือว่าเป็นแบบมวลหินความประพฤติ และมันควรจะใช้เมื่อโครงสร้างขนาดระยะห่างระหว่าง ค่อนข้างต่อเนื่อง ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะพิจารณามวลหินเป็น " ต่อเนื่อง " แทนโครงสร้างบล็อก .เป็นโซลูชั่น จำกัด การวิเคราะห์ปัญหา แก้ไขปัญหาที่นำเสนอในที่นี้ไม่พิจารณารูปในอุโมงค์หน้าและพวกเขาไม่บัญชีสำหรับบีบความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับ สูง รูปร่างของวัสดุ เมื่ออยู่ภายใต้ความเครียดสูง