Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical determination of load of a model tunnel lining, taking into account different heights of soil backfill

Szklennik Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

289--305

EN

The paper presents an analysis of determining the load of a model tunnel lining in a noncohesive soil medium at two different heights of soil backfill above the structure. A series of simulations were performed with the flexible and rigid tunnel lining. The analysis was performed by conducting simulations with the use of an author’s program based on the discrete element method. The model previously calibrated on the basis of laboratory tests was used. The loads acting on the structure, the distribution of stresses in the surrounding soil medium and the displacements of this medium in the vicinity of the structure were determined and compared. The effect of soil weight and technological load applied from the surface was taken into account. The values of the numerically obtained loads of the tunnel lining were compared with those calculated according to the classic Hewett’s method. It has been proven that in both cases the degree of cooperation between the structure and soil is significantly related to the rigidity of the structure, hence the loads determined may differ significantly from the results obtained according to classical methods. It was shown that discrete modelling allows to reflect differences in the behaviour of the soil medium resulting from different heights of soil backfill. Smaller horizontal pressure was obtained in the side zones of an excavation at a higher backfill. In addition, significantly greater intensity of vertical soil displacements over the lining were observed with a lower backfill height.

PL

W pracy przedstawiono analizę wyznaczania obciążenia modelowej obudowy tunelowej w niespoistym ośrodku gruntowym przy różnych wysokościach nadkładu gruntu nad konstrukcją. W obu przypadkach przeprowadzono szereg symulacji przy konstrukcji obudowy wiotkiej i sztywnej. Analizy dokonano prowadząc symulacje z wykorzystaniem autorskiego programu opartego na metodzie elementów dyskretnych. Wykorzystano model skalibrowany wcześniej na podstawie badań laboratoryjnych. Określono i porównano obciążenia działające na obudowę, rozkład naprężeń w otaczającym ją ośrodku gruntowym oraz przemieszczenia tego ośrodka w otoczeniu konstrukcji. Uwzględniono działanie ciężaru gruntu oraz obciążenia technologicznego zadawanego z powierzchni. Wartości uzyskiwanych numerycznie obciążeń obudowy porównano z obliczonymi według klasycznej metody Hewetta.

2

Analiza numeryczna interakcji modelowej obudowy tunelowej z gruntem niespoistym

Szklennik Paweł

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2019

|

Vol. 68, nr 1

175--195

PL

W pracy przedstawiono numeryczną analizę interakcji modelowej obudowy tunelowej z otaczającym niespoistym ośrodkiem gruntowym. Analizy dokonano, przeprowadzając symulacje z wykorzystaniem autorskiego programu opartego na metodzie elementów dyskretnych. Wykorzystano model skalibrowany wcześniej na podstawie badań laboratoryjnych przez porównanie deformacji obudowy występujących w badaniu i symulacji numerycznej. Dla tak ustalonego modelu przeprowadzono szereg symulacji przy konstrukcji obudowy zarówno wiotkiej, jak i sztywnej. Badano obciążenia działające na obudowę, rozkład naprężeń w ośrodku gruntowym otaczającym konstrukcję oraz przemieszczenia jego cząstek. Analizy przeprowadzono przy działaniu ciężaru gruntu oraz obciążenia technologicznego zadawanego z powierzchni. Analizowano modele z nadkładem gruntu równym jednej średnicy i dwóm średnicom obudowy. Wartości uzyskiwanych numerycznie obciążeń obudowy porównano z obliczonymi według metody Hewetta. Wykazano, że obciążenia te oraz naprężenia w gruncie są istotnie powiązane ze sztywnością obudowy i w związku z tym mogą znacznie odbiegać od standardowo przyjmowanych dla takich konstrukcji sytuacji obciążeniowych.

EN

The paper presents an analysis and assessment of an interaction between a model tunnel lining and surrounding non-cohesive soil. The analysis was conducted with numerical simulations using the author’s program based on an algorithm of the discrete element method. Previously calibrated numerical model was used in the calculations. Calibration was based on comparison of the construction deformations observed in the laboratory tests and during the simulation. Numerous simulations, performed in the calibrated numerical model, included calculations for a flexible and rigid construction of the lining. The tunnel construction loads, stress distribution in the surrounding soil, and soil particles’ displacements were investigated. Analyses were conducted in two variants - when only soil weight is acting on the tunnel construction and when the external load transmitted from the surface is present. Also two variants of the backfill height were investigated - they were equal to one and two diameters of the tunnel. The values of tunnel loads, which were numerically calculated, were compared with the corresponding values, calculated by the Hewett’s method. It is shown that distribution of tunnel loads and stresses in the surrounding soil is strongly linked with the tunnel construction stiffness, thus it can be significantly different from standard load situations for such constructions.

3

Identification of numerical model parameters of tunnel lining in non-cohesive soil

Szklennik P.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2018

|

Vol. 67, nr 4

41--58

EN

The paper discusses identification of numeric model parameters of tunnel lining in a soil medium according to the discrete element method. An author’s program based on the discrete element method was used. Laboratory tests were conducted to determine the computer model parameters defining the lining and the soil medium. The numerical model was calibrated by comparing the lining deformations occurring in the laboratory test and in the numeric simulation. Tunnel lining displacement during laboratory tests was determined using digital photography.

PL

W pracy przedstawiono identyfikację parametrów modelu numerycznego modelowej obudowy tunelowej w ośrodku gruntowym według metody elementów dyskretnych. Wykorzystano autorski program oparty na metodzie elementów dyskretnych. W celu określenia parametrów modelu komputerowego charakteryzujących obudowę i ośrodek gruntowy przeprowadzono badania laboratoryjne. Kalibrację modelu numerycznego wykonano przez porównanie deformacji obudowy występującej w badaniu laboratoryjnym i symulacji numerycznej. Przemieszczenia obudowy podczas badań laboratoryjnych wyznaczano za pomocą fotografii cyfrowej.