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Tunnel
StabilityAnalysisofTunnelExcavation
Aspillwaytunnelforanembankmentdamistobeconstructedinapoorqualitysandstone.Theexcavateddiameterofthetunnelisabout13mandthecoverovertheroofis8m.Thetunnelistohavea1.3mthickun-reinforcedconcreteliningand,afterplacementofthislifting,a28to
highportionoftherockfilldamwillheovertheconstructedtunnel.
Thequestionstobeaddressedare:
(1)Whatsupportisrequiredinordertoexcavatethetunnelsafelyundertheveryshallow
cover?
(2)Istheproposedtopheadingandbenchexcavationsequence,usingdrillandblast
methods,appropriateforthistunnel?
(3)Howwilltheconcreteliningrespondtotheloadingimposedbytheplacementof28mof
rockfilloverthetunnel?
Inordertoanswerthesequestionsaseriesoftwo-dimensionalfiniteelementanalyseswerecarriedusingtheprogramPHASE`.Thefirstoftheseanalysesexaminedthestabilityandsupportrequirementsforthetopheadingexcavation.Thefinalanalysisincludedtheentireexcavation
andsupportsequenceandtheplacementoftherockfilloverthetunnel.
Therockmassisapoorqualitysandstonethat,beingclosetosurface,isheavilyjointed.ThemechanicalpropertiesassumedforthisrockmassareacohesivestrengthC=0.04Mpa,africtionangleof40andamodulusofdeformationE=1334MPa.Noinsitustressmeasurementsare
availablebut,becauseofthelocationofthetunnelinthevalleyside,ithasbeenassumedthat
thehorizontalstressnormaltothetunnelaxishasbeenreducedbystressrelief.Themodelis
loadedbygravityandaratioofhorizontaltoverticalstressor0.5isassumed.
Asimplifiedversionofthemodelwasusedtoanalysethestabilityandsupportrequirementsforthetopheading.Thismodeldidexcludetheconcreteliningandthebench
excavations.
Thefirstmodelwasusedtoexaminetheconditionsforafull-faceexcavationofthe
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