numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar - Rosengren ...

More documents

Recommendations

Info

Numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar 77(85) Vid dynamisk belastning erhålls mest ökning av plasticerat berg då lasten P2 appliceras i taket (Modell III). För detta belastningsfall plasticerar bergskivan ovanför den vänstra tunneln ända upp till bergöverytan. Lasten P1 (Modell I) genererar i stort sett ingen ytterligare plasticering i bergmassan, medan lasten P2, vid applicering på pelaren (Modell III) ger ett visst tillskott över den högra tunnelns tak. Samtliga dynamiska modeller uppnår dock jämvikt, vilket indikerar att den storskaliga stabiliteten runt tunnlarna är tillfredsställande, åtminstone för de förutsättningar under vilka simuleringarna utförts. Det är dock viktigt att komma ihåg att plasticering av bergmassan i modellen är en indikation på att den i någon mening skadas. Vald materialmodell (elastisk-idealplastisk) medger inte någon nedsättning av hållfastheten utan plasticerar under konstant last. Detta är en begränsning i modellen som diskuteras vidare i avsnitt 5.4.3. 5.3 Lokal stabilitet Utförda analyser indikerar att sprutbetongens dimensionerande hållfasthet överskrids. Mest uttalat är detta då lasten P2 appliceras på pelaren (Modell II), varvid sprutbetongen skadas på bägge sidor. Den huvudsakliga brottmekanismen för detta lastfall är dragbrott p.g.a. höga axiella dragbelastningar, vilket indikerar att sprutbetongen agerar som ett membran. Att hållfastheten överskrids i sprutbetongen behöver dock nödvändigtvis inte innebära att den inte längre har någon stabiliserande effekt. Trots att utförda modeller indikerar att sprutbetongen kommer att skadas av de dynamiska lasterna är vidhäftningshållfastheten (0,5 MPa) samt förankringen av sprutbetongen i bultarna tillräckligt för att den inte skall ramla ned. Så länge som sprutbetongen förmår sitta kvar på bergytan, trots den dynamiska påverkan den utsätts för, gör att sprutbetongen uppfyller en viktig funktion, nämligen att förhindra utstötning av enskilda mindre block. Förstärkningens förmåga att förhindra sådan utstötning från tunnlarnas bergyta kan vara avgörande för att vidmakthålla den lokala stabiliteten och därmed även den storskaliga stabiliteten. Bultarnas stabiliserande effekt är mest tydlig då lasten P2 appliceras i pelaren (Modell II). Då tryckpulsen når den fria ytan i den motsatta tunneln reflekteras den och ändrar riktning medan bergytan fortsätter att röra sig i den ursprungliga riktningen. Denna mekanism orsakar ökade axiella laster i de bultar som installerats från den högra tunneln, vilka uppnår sin flytlast, men långt ifrån sin dimensionerande brottöjning. Valet av beräkningsmetod (programvara) kan ha inverkan på tolkningen av den lokala stabiliteten i modellen. Utförda modeller har beräknats med en metod som är baserad på kontinuummekaniska principer. Denna metod utgör en begränsning med avseende på enskilda bergblocks frihetsgrader (t.ex. glidning och rotation) eftersom bergmassan är ”sammankopplad” via sina noder. Särskilt vid simulering av blockiga bergmassor utsatta för dynamisk belastning kan detta leda till felaktiga slutsatser. Begränsning i modellen p.g.a. vald analysmetod diskuteras vidare i avsnitt 5.4.2.
Numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar 5.4 Modellbegränsningar 5.4.1 Allmänt 78(85) Numeriska modeller är bara just ”modeller” och skall aldrig förväxlas med verkligheten. Men deras värde i samband med bergmekaniska ingenjörsproblem, som t.ex. analys av tunnlars stabilitet, kan vara betydande om de konstrueras och analyseras med noggrannhet och försiktighet. En del av denna noggrannhet och försiktighet utgörs av att erkänna och förstå modellernas begränsningar. En modells begränsningar kan vara ett resultat av den valda analysmetoden (kontinuum eller diskontinuum), geometriska överväganden (t.ex. 2D eller 3D) och vald materialmodell. En annan källa till begränsning, eller osäkerhet i modellen, kan vara tvivelaktiga eller otillräckliga indata. En tillkommande faktor, som sällan betraktas som en begränsning vid modelleringsarbete, är bakgrunden och erfarenheten hos den eller de personer som utför modellarbetet och tolkar resultatet. Den sist nämnda har blivit en mer allmänt förekommande begränsning allteftersom tillgängligheten på sofistikerade vetenskapliga och ingenjörsinriktade dataprogram har ökat för tekniska applikationer. En användare av numeriska modeller bör alltid vara försiktig eftersom även den mest robusta modell trots allt bara är en approximation av verkligheten. 5.4.2 Analysmetod Generellt kan numeriska modeller för bergmekaniska applikationer delas in i två kategorier, kontinuum- och diskontinuummodeller. I kontinuummodeller, som t.ex. FLAC, förutsätts att materialet (bergmassan i vårt fall) kan simuleras med hjälp av en kontinuerlig respons i hela modellen. De fysikaliska egenskaperna hos materialets enskilda komponenter måste därför vägas samman så att de kan representera den integrerade responsen i bergmassans. Fastän koncentration av töjningar kan uppstå i sådana modeller förblir töjningar och förskjutningar kontinuerliga. Trots att kontinuummodeller teoretiskt sett kan innehålla s.k. glidytor (”sliding interfaces”) är det generellt sett ofta opraktiskt att använda denna möjlighet för att simulera det antal diskontinuiteter som inryms i en naturligt uppsprucken bergmassa. I de fall man önskar simulera existerande sprickorna explicit är diskontinuummodeller mer effektiva, t.ex. UDEC, Universal Distinct Element Code, (Itasca, 1999). Vid simulering av sprickors inverkan på bergmassans mekaniska respons (statiskt och dynamiskt) i samband med utvärdering av tunnelstabilitet kan därför distinkta elementmodeller ibland vara mycket användbara (t.ex. då ett enskilt löst block trycker eller stöts ut mot sprutbetong). Eftersom alla bergmassor är, mer eller mindre, naturligt uppspruckna kan valet av ”rätt” beräkningsmetod vara avgörande för dimensioneringen av det bärande huvudsystemet i tunnlar och andra underjordiska öppningar. Fastän generella rekommendationer existerar (t.ex. Hoek and Brown, 1980) för att avgöra om bergmassan bör representeras som ett kontinuum eller ett diskontinuum, bör valet baseras på de specifika bergförhållandena och vad den aktuella tunneln/underjordiska öppningen skall användas till.
Page 1 and 2:
NUMERISK ANALYS AV EXPLOSIONSLASTER
Page 3 and 4:
Numerisk analys av explosionslaster
Page 5 and 6:
Page 7 and 8:
Page 9 and 10:
Page 11 and 12:
Page 13 and 14:
Page 15 and 16:
Page 17 and 18:
Page 19 and 20:
2.6.2 Bergbultar Numerisk analys av
Page 21 and 22:
Page 23 and 24:
Page 25 and 26:
2.6.3 Sprutbetong Numerisk analys a
Page 27 and 28:
Page 29 and 30:
Page 31 and 32: Numerisk analys av explosionslaster
Page 47 and 48: 4 RESULTAT Numerisk analys av explo
Page 73 and 74: 4.2.3 Modell III Numerisk analys av
Page 81: Numerisk analys av explosionslaster
show all

numerisk analys av explosionslaster i bergtunnlar - Rosengren ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?