A contribution to the design of a tunnel lining in swelling rock

Summary

A Contribution to the Design of a Tunnel Lining in Swelling Rock

The paper is representing a possible approach for designing tunnel linings for conditions of swelling rock submitted to general primary rock stress distributions. The method is based on the rock swelling parameters and the swelling curve which are assessed in oedometer swelling tests. Hence the proposed design method itself has to make allowance for this. The elastic swelling analysis for circular tunnel linings is followed by an elasto-plastic approach for randomly shaped tunnel cross sections. In addition test results of rock mechanical properties of some swelling rock varieties are given in order to understand more clearly the specific features of swelling rock material.

Zusammenfassung

Berechnungsmethode für Tunnelverkleidungen in quellendem Gestein

Die vorliegende Arbeit stellt eine mögliche Berechnungsmethode von Tunnelverkleidungen in quellendem Gebirge dar, das unter einem beliebigen dreidimensionalen primären Gebirgsspannungszustand stehen mag. Die Methode basiert auf den Quellparametern und der Quellkurve, die durch Oedometer-Quellversuche bestimmt werden. Daher hat das Berechnungsverfahren den Unterschieden zwischen den Spannungszuständen im Oedometer und im Gebirge Rechnung zu tragen. Ein auf der Elastizitätstheorie aufbauendes Verfahren für kreisförmige Tunnelverkleidungen wird durch einen elastoplastischen Ansatz für beliebig geformte Tunnelquerschnitte ergänzt. Eine Zusammenstellung der felsmechanischen Kennwerte einiger untersuchter quellender Gesteinstypen ist in die Arbeit eingebaut, um die Wesensart dieser Gesteine näher zu beleuchten.

Résumé

Méthode de calcul de revêtement de tunnels dans une roche gonflante

L'exposé ci-dessous présente une méthode d'analyse statique de revêtements de tunnels dans une masse rocheuse gonflant sous l'effet d'un état de contraintes primaire tridimensionnel. La méthode est basée sur des paramètres de gonflement et sur la courbe de gonflement étant déterminés à l'aide d'essais de gonflement oedométriques. C'est pour cela que la méthode proposée doit tenir compte des différences entre les états de contraintes reignants dans l'oedomètre et in situ. La méthode d'analyse basée sur la théorie d'élasticité pour des profils-types circulaires est complémentée par une formulation elastoplastique pour des profils-types quelconques. Un tableau synoptique donnant les propriétés mécaniques de quelques variétés de roches gonflantes basées sur des essais est incorporé dans l'exposé afin de préciser le comportement mécanique des roches gonflantes.