Published December 21, 2021
| Version v1
Publication
Open
The Influence Mechanism of In Situ Stress State on the Stability of Deep-Buried-Curved Tunnel in Qinghai-Tibet Plateau and Its Adjacent Region
Creators
- 1. Chinese Academy of Geological Sciences
- 2. China Institute of Geological Environmental Monitoring
- 3. University of British Columbia
- 4. Beijing Polytechnic
Description
In China, rockburst disaster occurs mostly in construction of underground engineering in Qinghai-Tibet Plateau and its adjacent region. Previous research on deep-buried tunnels has indicated that tunnels stability is related to in situ stress state. To quantify these relationships, three-dimensional finite element modeling was done to analyze the influences that the angle φ between the maximum horizontal principal stress orientation and tunnel axis, and the lateral pressure coefficient KH, had on the tangential stress σ θ in a deep-buried-curved tunnel. Based on the in situ stress condition in Qinghai-Tibet Plateau and its adjacent region, 50 different simulation conditions were used to analyze the relationship that φ and KH had on σ θ for the rock mass surrounding the tunnel. With the simulation data produced, predictive equations were generated for σ θ as a function of φ and KH using multivariate regression analysis. These equations help estimate σ θ at various key positons along the tunnel boundary at Qinghai-Tibet plateau and its adjacent region. The equations were then proved by a set of typical tunnels to ensure validity. The results concluded that the change in φ has a significant impact on σ θ , and thus, the stability of the tunnel, when 30° < φ < 60°, with the most obvious influence being when φ is about 45°. With the equations, the rockburst potential at a certain location within a curved tunnel can be quickly estimated by calculating φ and KH on σ θ , without need of geo-stress background knowledge and heavy simulation, allowing for the practical value in engineering at design phase for the projects in Qinghai-Tibet Plateau and its adjacent region.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في الصين، تحدث كارثة الانفجار الصخري في الغالب في بناء الهندسة تحت الأرض في هضبة تشينغهاي- التبت والمنطقة المجاورة لها. أشارت الأبحاث السابقة حول الأنفاق المدفونة في الأعماق إلى أن استقرار الأنفاق يرتبط بحالة الإجهاد في الموقع. لتحديد هذه العلاقات، تم إجراء نمذجة العناصر المحدودة ثلاثية الأبعاد لتحليل التأثيرات التي كانت للزاوية φ بين أقصى اتجاه إجهاد رئيسي أفقي ومحور النفق، ومعامل الضغط الجانبي KH، على الإجهاد المماسي σ θ في نفق منحني عميق الدفن. بناءً على حالة الإجهاد في الموقع في هضبة تشينغهاي - التبت والمنطقة المجاورة لها، تم استخدام 50 حالة محاكاة مختلفة لتحليل العلاقة بين φ و KH على σ θ للكتلة الصخرية المحيطة بالنفق. مع إنتاج بيانات المحاكاة، تم إنشاء المعادلات التنبؤية لـ σ θ كدالة لـ φ وKH باستخدام تحليل الانحدار متعدد المتغيرات. تساعد هذه المعادلات في تقدير σ θ عند مواضع رئيسية مختلفة على طول حدود النفق في هضبة تشينغهاي- التبت والمنطقة المجاورة لها. ثم تم إثبات المعادلات من خلال مجموعة من الأنفاق النموذجية لضمان صحتها. وخلصت النتائج إلى أن التغيير في φ له تأثير كبير على σ θ ، وبالتالي، استقرار النفق، عندما تكون 30درجة < φ < 60درجة، مع التأثير الأكثر وضوحًا عندما تكون φ حوالي 45درجة. مع المعادلات، يمكن تقدير جهد الانفجار الصخري في موقع معين داخل نفق منحني بسرعة عن طريق حساب φ و KH على σ θ ، دون الحاجة إلى معرفة خلفية الإجهاد الجغرافي والمحاكاة الثقيلة، مما يسمح بالقيمة العملية في الهندسة في مرحلة التصميم للمشاريع في هضبة تشينغهاي - التبت والمنطقة المجاورة لها.Translated Description (French)
En Chine, la catastrophe d'éclatement de roches se produit principalement dans la construction d'ingénierie souterraine dans le plateau du Qinghai-Tibet et sa région adjacente. Des recherches antérieures sur les tunnels profondément enfouis ont indiqué que la stabilité des tunnels est liée à l'état de contrainte in situ. Pour quantifier ces relations, une modélisation tridimensionnelle par éléments finis a été effectuée pour analyser les influences que l'angle φ entre l'orientation de contrainte principale horizontale maximale et l'axe du tunnel, et le coefficient de pression latérale KH, avait sur la contrainte tangentielle σ θ dans un tunnel incurvé enfoui en profondeur. Sur la base de la condition de contrainte in situ dans le plateau du Qinghai-Tibet et sa région adjacente, 50 conditions de simulation différentes ont été utilisées pour analyser la relation que φ et KH avaient sur σ θ pour la masse rocheuse entourant le tunnel. Avec les données de simulation produites, des équations prédictives ont été générées pour σ θ en fonction de φ et KH à l'aide d'une analyse de régression multivariée. Ces équations aident à estimer σ θ à diverses positions clés le long de la limite du tunnel sur le plateau Qinghai-Tibet et sa région adjacente. Les équations ont ensuite été prouvées par un ensemble de tunnels typiques pour en assurer la validité. Les résultats ont conclu que le changement de φ a un impact significatif sur σ θ , et donc sur la stabilité du tunnel, lorsque 30° < φ < 60°, l'influence la plus évidente étant lorsque φ est d'environ 45°. Avec les équations, le potentiel d'éclatement de roche à un certain endroit dans un tunnel incurvé peut être rapidement estimé en calculant φ et KH sur σ θ , sans avoir besoin de connaissances de base en géo-contrainte et de simulation lourde, tenant compte de la valeur pratique en ingénierie à la phase de conception pour les projets du plateau du Qinghai-Tibet et de sa région adjacente.Translated Description (Spanish)
En China, el desastre del estallido de rocas ocurre principalmente en la construcción de ingeniería subterránea en la meseta de Qinghai-Tíbet y su región adyacente. Investigaciones anteriores sobre túneles enterrados en profundidad han indicado que la estabilidad de los túneles está relacionada con el estado de tensión in situ. Para cuantificar estas relaciones, se realizó un modelado tridimensional de elementos finitos para analizar las influencias que el ángulo φ entre la orientación de la tensión principal horizontal máxima y el eje del túnel, y el coeficiente de presión lateral KH, tenían sobre la tensión tangencial σ θ en un túnel curvo enterrado profundamente. Con base en la condición de tensión in situ en la meseta Qinghai-Tíbet y su región adyacente, se utilizaron 50 condiciones de simulación diferentes para analizar la relación que φ y KH tenían en σ θ para el macizo rocoso que rodea el túnel. Con los datos de simulación producidos, se generaron ecuaciones predictivas para σ θ en función de φ y KH mediante análisis de regresión multivariante. Estas ecuaciones ayudan a estimar σ θ en varias posiciones clave a lo largo del límite del túnel en la meseta Qinghai-Tíbet y su región adyacente. Las ecuaciones fueron probadas por un conjunto de túneles típicos para asegurar la validez. Los resultados concluyeron que el cambio en φ tiene un impacto significativo en σ θ y, por lo tanto, en la estabilidad del túnel, cuando 30° < φ < 60°, siendo la influencia más obvia cuando φ es de aproximadamente 45°. Con las ecuaciones, el potencial de estallido de rocas en una determinada ubicación dentro de un túnel curvo se puede estimar rápidamente calculando φ y KH en σ θ , sin necesidad de conocimientos previos de geoestrés y simulación pesada, lo que permite el valor práctico en ingeniería en la fase de diseño para los proyectos en la meseta de Qinghai-Tíbet y su región adyacente.Files
9955497.pdf.pdf
Files
(4.5 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f9bb7cb0979e98a842a18cf3b8a40d18
|
4.5 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- آلية تأثير حالة الإجهاد في الموقع على استقرار النفق المنحني المدفون في هضبة تشينغهاي - التبت والمنطقة المجاورة لها
- Translated title (French)
- Le mécanisme d'influence de l'état de stress in situ sur la stabilité du tunnel profondément creusé dans le plateau du Qinghai-Tibet et sa région adjacente
- Translated title (Spanish)
- El mecanismo de influencia del estado de estrés in situ en la estabilidad del túnel curvado profundamente enterrado en la meseta de Qinghai-Tíbet y su región adyacente
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4200052509
- DOI
- 10.1155/2021/9955497
References
- https://openalex.org/W1572510414
- https://openalex.org/W1968437317
- https://openalex.org/W1968724959
- https://openalex.org/W1974467019
- https://openalex.org/W1975426946
- https://openalex.org/W1987764914
- https://openalex.org/W1989855602
- https://openalex.org/W1992024055
- https://openalex.org/W1993849021
- https://openalex.org/W1998462168
- https://openalex.org/W2000342887
- https://openalex.org/W2003584455
- https://openalex.org/W2005461675
- https://openalex.org/W2005769501
- https://openalex.org/W2007709678
- https://openalex.org/W2011834231
- https://openalex.org/W2012509177
- https://openalex.org/W2012594398
- https://openalex.org/W2017027095
- https://openalex.org/W2020124992
- https://openalex.org/W2020378393
- https://openalex.org/W2022858863
- https://openalex.org/W2024674651
- https://openalex.org/W2027302405
- https://openalex.org/W2034996122
- https://openalex.org/W2041774199
- https://openalex.org/W2044906532
- https://openalex.org/W2061604038
- https://openalex.org/W2065374919
- https://openalex.org/W2075360945
- https://openalex.org/W2087005737
- https://openalex.org/W2106791205
- https://openalex.org/W2115518283
- https://openalex.org/W2154956784
- https://openalex.org/W2161205694
- https://openalex.org/W2164171992
- https://openalex.org/W2169095719
- https://openalex.org/W2257688486
- https://openalex.org/W2340198247
- https://openalex.org/W2356043581
- https://openalex.org/W2356319710
- https://openalex.org/W2362233020
- https://openalex.org/W2374307509
- https://openalex.org/W2383115582
- https://openalex.org/W2390267652
- https://openalex.org/W2393174238
- https://openalex.org/W2521778429
- https://openalex.org/W2543462926
- https://openalex.org/W2553628032
- https://openalex.org/W2750725368
- https://openalex.org/W2755552321
- https://openalex.org/W2772929693
- https://openalex.org/W2797716426
- https://openalex.org/W2808459110
- https://openalex.org/W2889172449
- https://openalex.org/W2890756131
- https://openalex.org/W2898796096
- https://openalex.org/W2901791250
- https://openalex.org/W2902901221
- https://openalex.org/W2913051286
- https://openalex.org/W2941099719
- https://openalex.org/W2941581293
- https://openalex.org/W2943392711
- https://openalex.org/W2965501807
- https://openalex.org/W2982198714
- https://openalex.org/W3014033309
- https://openalex.org/W3021248494
- https://openalex.org/W3032991228
- https://openalex.org/W3044223039
- https://openalex.org/W3118324657
- https://openalex.org/W3121842805
- https://openalex.org/W383185980
- https://openalex.org/W4235505462
- https://openalex.org/W4246738972