Probabilistic <strong>Rock</strong> Mass Characterization <strong>and</strong> Deformation Analysis '" (Conference paper) A-24
PROBABILISTIC ROCK MASS CHARACTERIZAnON AND DEFORMAnON ANALYSIS CARACTERISATION DES MASSES ROCHEUSES ET ANALYSE DES DEFORMATIONS PAR LA METHODE DES PROBABu..ITEs W AHRSCHE1NLICHKErrSANAL YSE DER GEBIRGSEIGENSCHAFTEN UND DESSEM DEFORMA TIONSVERHAL TEN Robert Sturk Royal Institute <strong>of</strong>Technology/Skanska AB, Sweden Jan Johansson Royal Institute <strong>of</strong> Technology/Naturgasteknik AB, Sweden Lars Olsson Geostatistik AD, Sweden HakanStille Royal Institute <strong>of</strong> Technology, Sweden ABSTRACT: Predicting <strong>the</strong> behaviour <strong>of</strong> an inhomogeneous rock mass is a difficult but necessary task in underground construction. Deformation analyses are based on estimated mechanical properties that in turn <strong>of</strong>ten are directly or indirectly empirically derived from rock mass classification. The classification systems consist <strong>of</strong> series <strong>of</strong> rock parameters determined from field investigations <strong>and</strong> laboratory tests. Obviously, <strong>the</strong>re are large uncertainties involved in <strong>the</strong> process <strong>of</strong> making a deformation prognosis. This paper describes a methodology <strong>of</strong> quantifying <strong>the</strong>se uncertainties. The main idea is to treat each parameter in <strong>the</strong> classification systems as stochastic variables <strong>and</strong>, describe <strong>the</strong>m with probability distributions. The consequence <strong>of</strong> this is that both <strong>the</strong> intermediate results,. <strong>the</strong> mechanical properties <strong>of</strong> <strong>the</strong> rock mass, <strong>and</strong> <strong>the</strong> end results, <strong>the</strong> defonnation prognosis, are expressed as probability distributions with statistical parameters such as mean <strong>and</strong> variance. A similar approach may be used for describing <strong>the</strong> properties <strong>and</strong> behaviour <strong>of</strong> tunnel support systems. Altoge<strong>the</strong>r, this helps <strong>the</strong> rock engineer in making better decisions. RESUME: Cet article presente une methode pennettant d'evaluer les incertitudes rencontrees dans la caracterisation de la masse rocheuse et l'analyse des deformations des ouvrages souterrains. L'idee maitresse etant de considerer les parametres empiriques des systemes de classification des roches comme des variables aleatoires et de leg decrire avec la repartition des probabilites. Par ce moyen, aussi bien les resultat intermediaires, propri6tes mecaniques issues de la classification des masses de roches, que leg resultats fmaux, prevision des d6for. mations, sont exprimes selon une fonction statistique de repartition avec des parametres comme la moyenne et la variance. Une approche similaire pourra-etre utilisee pour d6crire les proprietes et Ie comportement des systemes de support des tunnels. En definitive l'ingenieur pourra, a l'aide de cette methode, prendre de meilleures decisions. L'utilisation pratique de la methode des probabilit6s est presentee dans un exemple hypo<strong>the</strong>tique. ZUSA.MMENFASSUNG: In diesem Bericht wird ein Verfabren um Unsicherheiten, die im Untertagbau bei der Schatzung der Gebirgseigenscbaften und dessen Defomlationsverbalten vorh<strong>and</strong>en sind zu quantifizieren, beschrieben. Die Hauptidee ist, Kennverte der empiriscben Gebirgsklassiflkation als stocbastische Variable zu verwenden unci mit Wahrscheinlichkeitsverteilungen zu versehen. Der Konsequenz von diesem ist class das Teilresultat, die dUtCh Klassifikation erhaltene mechanische Eigenschaften des Gebirges, sowohl wie das Endresultat, die Verformungsprognose, as! Wabrscheinlichkeitsverteilungen angesehen werden, mit statistische Kennwerte so wie Durchschnisttswert und St<strong>and</strong>Brdabweichung. Bei der BeschreibuiIg der Eigenschaften und des Verhaltens der Sicberungsmassnabmen im Tunne!bau, kann ein Ahnllcher Ansatz verwendet werden. Das Ganze unterstiltzt dell Ingenieur damit er bessere Entscheidungen treffen kann. Die Nuttbarkeit der Wahrscheinlichkeitsmethodik ist durch ein hypotetisches Beispiel dargestellt. INTRODUCTION Underground projects <strong>of</strong>ten includes decision situations in which one must consider very complex series <strong>of</strong> events <strong>and</strong> interaction betWeen several systems. The rock mass as a construction material <strong>and</strong> <strong>the</strong> engineering design <strong>of</strong> underground structures also involve different types <strong>of</strong> uncertainties. It is also known that geological hazards play an important role A-25
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