Tunnel stability analysis by finite element method

Jun Xie, Huan Xie

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Soil Stabilization III

ABSTRACT: This paper presents the stability analysis for the circular tunnels in undrained clay by Finite Element Method. A Force Increment Technique is developed during the analysis procedure. The soil where the tunnels are located is assumed as a Tresca material (the friction angle of soil = 0). Natural stability ratio, field stability ratio, critical stability ratio, stability analysis plane, stability analysis plot and stability analysis line are introduced. The analysis procedure is carried out via the Cambridge finite element program package CRISP and the stability analysis plot. The critical stability ratios of single circular tunnels, which are obtained from this method, are compared with the stability ratios from the bound theorems of plasticity limit analysis. The proposed principle of the tunnel stability analysis can be applied to the tunnel design in engineering practice.

RÉSUMÉ: Cette composition présente l'analyse de stabilité pour les tunnels circulaires dans la glaise non égouttée par la Méthode d'Élément Finie. Une technique d'augmentation de force est développée pendant la procédure d'analyse. Le sol où les tunnels sont trouvés est supposé pour être une matière Tresca (l'angle de friction de sol = 0). Le rapport de stabilité naturelle, le rapport de stabilité de terrain, criticalanalysis l'avion, le complot d'analyse de stabilité et la ligne d'analyse de stabilité est présenté. La procédure d'analyse fait via le Cambridge le paquet de programme d'élément fini FRAIS et le complot d'analyse de stabilité. Les rapports de stabilité critique de tunnels circulaires simples, qui sont obtenus de cette méthode, sont par rapport aux rapports de stabilité des théorèmes reliés d'analyse de limite de plasticité. Le principe proposé de l'analyse de stabilité tunnel peut être appliqué au design tunnel dans la pratique de construction mécanique.

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