numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar - Rosengren ...

More documents

Recommendations

Info

Numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar 2 FÖRUTSÄTTNINGAR 2.1 Val av analysmetod och programvara 5(85) På marknaden existerar idag ett antal kommersiellt tillgängliga programvaror vilka kan erbjuda dynamisk analys av såväl två- som tredimensionella ingenjörsproblem. Ett av kraven på dessa programvaror är att modellen måste kunna representera en korrekt propagering av den dynamiska påverkan den utsätts för, samt återge den dynamiska responsen i ingående material och strukturelement. Programvaror för dynamisk analys baseras oftast på en matematisk lösningsmetodik enligt (1) finita elementmetoden (FEM) eller finita differensmetoden (FDM). Gemensamt för dessa är dock att det medium genom vilket den dynamiska påverkan (dynamiska lasten) skall propagera delas in i zoner (diskretiseras) där s.k. noder utgör zonernas hörnpunkter. För geomekaniska analyser kan finita element- och differensprogram även indelas med avseende på om det geologiska materialet (jord- eller bergmassan) skall representeras av ett kontinuum eller ett diskontinuum. Vid kontinuumanalys representeras det geologiska materialet av ett homogent och kontinuerligt medium, d.v.s. bergmassans intakta berg och ingående strukturer (sprickor, etc.) vägs samman till ”ekvivalenta” egenskaper. Vid diskontinuumanalyser däremot representeras intakt berg och sprickor var för sig och ges därför separata egenskaper. Diskontinuumanalyser ställer därför högre krav på indata än vad kontinuumbaserade analyser gör. Flera av de frågeställningar som är förknippade med dynamiska analyser är oberoende av vilken programvara som väljs Vilken typ av beräkningsprogram (2D eller 3D, kontinuum eller diskontinuum) som bör väljas avgörs av karaktären på det specifika problem som skall analyseras både vad gäller geometrin för den konstruktion som skall analyseras, de geologiska förutsättningarna samt av de aktuella lastförutsättningarna. Om ett finita elementprogram eller ett finita differensprogram väljs är dock av underordnad betydelse. I praktiken väljs ofta det program som den enskilde ”modellören” har tillgång till och/eller är van vid. För de dynamiska analyser som redovisas i föreliggande rapport har det kontinuumbaserade tvådimensionella finita differensprogrammet FLAC, version 4.0, valts. Valet av FLAC har gjorts av följande orsaker: − relativt användarvänligt och enkelt − kontinuumbaserad, vilket kräver minimalt med indata − har ett relativt stort antal inbyggda materialmodeller att välja mellan − kan representera strukturelement som bultar och sprutbetong − är nationellt och internationellt välkänt och beprövat − används av de flesta företag inom den svenska konsultbranschen.
Numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar 6(85) Valet av ett tvådimensionellt program utgör en begränsning i modellen, bl.a. avseende den approximation som görs med avseende på en av de laster som anges i Tunnel 99, vilken skall appliceras på en begränsad yta (4x4 m) i tunneln. I beräkningen kommer den ovan nämnda lasten att appliceras på en sträcka av 4 m längs tunnelperiferin och kommer därför, p.g.a. den två-dimensionella representationen att utgöra en 4 m bred linjelast i tunnelaxelns längdriktning. Valet av FLAC, som är baserad på kontinuummekanik, för att representera ”typiskt svenskt kristallint berg” kan även mot denna bakgrund vara tveksam om antalet sprickkgrupper är få (1-3 stycken), eftersom bergmassans hållfasthets- och deformationsegenskaper då kan antas vara riktningsberoende. Detta kan en kontinuumbaserad analys svårligen ta hänsyn till. Båda ovan nämnda tillkortakommanden som valet av FLAC (2D) utgör har bedömts vara mindre viktigt för detta projekts syften och mål. Dessutom kan de approximationer som valet av FLAC (2D) för med sig, i vissa avseenden, anses vara konservativa. I Bilaga 1 ges en kort beskrivning av FLAC inklusive den matematiska bakgrunden. I övrigt hänvisas till FLAC-manualerna (Itasca, 2000). 2.2 Problemgeometri Studerad geometri är hypotetiskt vald för att få ut så mycket som möjligt ur en och samma modell utan att behöva ändra på modellgeometrin, vilket kan vara ett relativt tidsödande arbete. Geometrin bedöms dock vara till fyllest för uppställda syften och mål med studien (se avsnitt 1.2). Vald problemgeometri representerar ett vertikalt snitt tvärs två stycken parallella tunnlar med en bergtäckning på 5 m och en 4 m bred bergpelare mellan tunnlarna. Denna geometri skulle kunna vara aktuell vid en avfart från en huvudtunnel, på ett visst avstånd från pelarnosen, se schematisk planskiss i Figur 2.1. Huvudtunnel ”perlarnos” Huvudtunnel Huvudtunnel Ramptunnel Figur 2.1 Schematisk planskiss med hypotetiskt tvärsnitt. hypotetiskt tvärsnitt
Page 1 and 2: NUMERISK ANALYS AV EXPLOSIONSLASTER
Page 3 and 4: Numerisk analys av explosionslaster
Page 9: Numerisk analys av explosionslaster
Page 19 and 20: 2.6.2 Bergbultar Numerisk analys av
Page 25 and 26: 2.6.3 Sprutbetong Numerisk analys a
Page 47 and 48: 4 RESULTAT Numerisk analys av explo
Page 61 and 62:
Numerisk analys av explosionslaster
Page 63 and 64:
Page 65 and 66:
Page 67 and 68:
Page 69 and 70:
Page 71 and 72:
Page 73 and 74:
4.2.3 Modell III Numerisk analys av
Page 75 and 76:
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
show all

numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar - Rosengren ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?