Published March 31, 2024 | Version v1
Publication Open

Enhancing tunnel stability in the Himalayas: Empirical design support through numerical modelling

Creators

  • 1. Kunming University of Science and Technology
  • 2. Karakoram International University
  • 3. University of Engineering and Technology Lahore
  • 4. Akita International University
  • 5. Akita University
  • 6. Aksum University
  • 7. Silesian University of Technology
  • 8. King Khalid University
  • 9. Monash University Malaysia

Description

Abstract This study focuses on assessing the effectiveness of an empirically recommended support design through numerical modelling. Numerical techniques are utilized to accurately evaluate tunnel stability under various geological conditions. Numerical analysis is conducted on two different rock types along the tunnel route, employing the recommended support design based on the existing rock mass rating ( RMR ) and Q ‐system. Furthermore, support recommendations are made using the modified RMR and Q ‐system, considering the impact of stress. The numerical analysis indicates that the support recommended by the existing RMR may not substantially impact the total displacement and vertical stresses around the tunnel crown in the "Fair" to "Poor" rock mass of the study area. However, extending the bolt length by modifying the RMR to incorporate stress effects results in a reduction of total displacement and vertical stresses, ultimately achieving a stable level. These results underline the importance of considering stress effects and utilizing modified support designs to enhance tunnel stability.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص تركز هذه الدراسة على تقييم فعالية تصميم الدعم الموصى به تجريبياً من خلال النمذجة العددية. تُستخدم التقنيات العددية لتقييم استقرار النفق بدقة في ظل ظروف جيولوجية مختلفة. يتم إجراء التحليل العددي على نوعين مختلفين من الصخور على طول مسار النفق، باستخدام تصميم الدعم الموصى به بناءً على تصنيف الكتلة الصخرية الحالي ( RMR ) ونظام Q -. علاوة على ذلك، يتم تقديم توصيات الدعم باستخدام RMR المعدل ونظام Q، مع الأخذ في الاعتبار تأثير الإجهاد. يشير التحليل العددي إلى أن الدعم الموصى به من قبل RMR الحالي قد لا يؤثر بشكل كبير على الإزاحة الكلية والضغوط الرأسية حول تاج النفق في الكتلة الصخرية "المعتدلة" إلى "الفقيرة" في منطقة الدراسة. ومع ذلك، فإن تمديد طول المسمار عن طريق تعديل RMR لدمج تأثيرات الإجهاد يؤدي إلى تقليل الإزاحة الكلية والضغوط الرأسية، مما يحقق في النهاية مستوى ثابتًا. تؤكد هذه النتائج على أهمية النظر في تأثيرات الإجهاد واستخدام تصاميم الدعم المعدلة لتعزيز استقرار النفق.

Translated Description (French)

Résumé Cette étude se concentre sur l'évaluation de l'efficacité d'une conception de soutien recommandée empiriquement par le biais de la modélisation numérique. Des techniques numériques sont utilisées pour évaluer avec précision la stabilité du tunnel dans diverses conditions géologiques. L'analyse numérique est effectuée sur deux types de roches différents le long du tracé du tunnel, en utilisant la conception de support recommandée basée sur la masse volumique de la roche existante ( RMR ) et le système Q ‐. En outre, des recommandations de soutien sont faites à l'aide du RMR et du système Q ‐ modifiés, compte tenu de l'impact du stress. L'analyse numérique indique que le soutien recommandé par le RMR existant peut ne pas avoir d'impact substantiel sur le déplacement total et les contraintes verticales autour du sommet du tunnel dans la masse rocheuse « Passable » à « Pauvre » de la zone d'étude. Cependant, l'extension de la longueur du boulon en modifiant le RMR pour intégrer les effets de contrainte entraîne une réduction du déplacement total et des contraintes verticales, atteignant finalement un niveau stable. Ces résultats soulignent l'importance de prendre en compte les effets des contraintes et d'utiliser des conceptions de support modifiées pour améliorer la stabilité du tunnel.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este estudio se centra en evaluar la efectividad de un diseño de soporte empíricamente recomendado a través de la modelización numérica. Las técnicas numéricas se utilizan para evaluar con precisión la estabilidad del túnel en diversas condiciones geológicas. El análisis numérico se realiza en dos tipos de rocas diferentes a lo largo de la ruta del túnel, empleando el diseño de soporte recomendado basado en la clasificación del macizo rocoso existente ( RMR ) y el sistema Q. Además, las recomendaciones de apoyo se realizan utilizando el sistema RMR y Q modificado, considerando el impacto del estrés. El análisis numérico indica que el soporte recomendado por la RMR existente puede no afectar sustancialmente el desplazamiento total y las tensiones verticales alrededor de la corona del túnel en el macizo rocoso "Justo" a "Pobre" del área de estudio. Sin embargo, extender la longitud del perno modificando la RMR para incorporar efectos de tensión da como resultado una reducción del desplazamiento total y las tensiones verticales, logrando finalmente un nivel estable. Estos resultados subrayan la importancia de considerar los efectos del estrés y utilizar diseños de soporte modificados para mejorar la estabilidad del túnel.

Files

tje2.12369.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:37d14e919f6e766d16183fbb6db3b7eb
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعزيز استقرار النفق في جبال الهيمالايا: دعم التصميم التجريبي من خلال النمذجة العددية
Translated title (French)
Améliorer la stabilité des tunnels dans l'Himalaya : aide à la conception empirique grâce à la modélisation numérique
Translated title (Spanish)
Mejora de la estabilidad de los túneles en el Himalaya: Apoyo al diseño empírico a través de la modelización numérica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4393383880
DOI
10.1049/tje2.12369

Is supplement to
https://openalex.org/W4391913857 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)
https://openalex.org/W2530322880 (Other)
https://openalex.org/W2478288626 (Other)
https://openalex.org/W2390279801 (Other)
https://openalex.org/W2382290278 (Other)
https://openalex.org/W2376932109 (Other)
https://openalex.org/W2358668433 (Other)
https://openalex.org/W2350741829 (Other)
https://openalex.org/W2001405890 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1586019852
  • https://openalex.org/W1977168082
  • https://openalex.org/W1982833447
  • https://openalex.org/W1999565652
  • https://openalex.org/W2010057689
  • https://openalex.org/W2041230212
  • https://openalex.org/W2075218807
  • https://openalex.org/W2079305979
  • https://openalex.org/W2152508407
  • https://openalex.org/W2192079199
  • https://openalex.org/W24812779
  • https://openalex.org/W2509940486
  • https://openalex.org/W2610842381
  • https://openalex.org/W2790068011
  • https://openalex.org/W2903086388
  • https://openalex.org/W2904325554
  • https://openalex.org/W2925060624
  • https://openalex.org/W3012304313
  • https://openalex.org/W3014830541
  • https://openalex.org/W4220994406
  • https://openalex.org/W4252180842
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W4360977872
  • https://openalex.org/W4388297899