The use of explicit numerical models for the prediction of residual rockmass behaviour around a circular tunnel

ABSTRACT: The Geological Strength Index (GSI) is a rockmass classification system based on two fundamental parameters: the blockiness of the rockmass, and discontinuity condition. When the Hoek-Brown failure criterion is used with GSI to estimate the strength and stiffness of jointed rockmasses in continuum numerical models, the effect of isotropic structure is accounted for implicitly. In more modern numerical tools, dense networks of discrete structure can be represented explicitly, with assigned properties based on site investigation data. In this paper, explicit models are used to verify traditional continuum numerical modelling results and show increased detail on mechanisms of yield that have implications for ground support. Furthermore, reasonable estimations of post-peak intact rock and joint properties are used in the explicit models to predict residual rockmass behaviour. Predictions compare favourably to residual implicit continuum results generated using empirical relationships between peak and residual GSI, and published recommendations for post-yield dilation.

RÉSUMÉ: L'indice de puissance géologique (GSI) est un système de classification des masses rocheuses basé sur deux paramètres: le blocage de la masse rocheuse et la condition des discontinuités. Lorsque le critère Hoek-Brown est utilisé avec GSI pour estimer la puissance et la rigidité des masses rocheuses jointives dans les modèles numériques continus, l'effet de la structure isotrope est pris en compte implicitement. Avec des outils plus modernes, les réseaux denses de structures discrètes peuvent être représentés explicitement, avec des propriétés basées sur l’enquête du site. Dans cet article, des modèles explicites sont utilisés pour vérifier les résultats des modèles numériques continus et pour démontrer des détails qui sont importants pour le soutien du sol. De plus, des estimations raisonnables des propriétés de la roche intacte et des joints après le pic sont utilisées dans les modèles explicites pour prédire le comportement de la masse rocheuse résiduelle. Ces prédictions comparent favorablement aux résultats des modèles implicites résiduels.