The actual stress path in a rock mass during tunnel excavation is complex. To capture the correct tunnel excavation response, it is important to correctly resemble the stress path in situ in the numerical tools. FLAC and Phase² are two powerful two-dimensional continuum codes for modeling soil, rock, and structural behavior, in the fields of geotechnical, geomechanics and in civil and mining engineering. FLAC is based on explicit finite difference formulation while Phase² is based on implicit finite element formulation. When the two codes are applied to the analysis of tunnel excavation problems, difference in results might occur simply due to the different formulation methodologies used in these codes. It is shown that for linear elastic tunnel excavation problems, both codes provide the same result because stress path is unimportant. For tunnel excavation in elasto-plastic materials using long-round drill and blast method, there is significant difference in terms of yielding zone distribution by the two codes if conventional modeling approach is used, especially when the rock strength is low relative to the in situ stress magnitude. The mechanism of the difference is investigated and recommendation provided for choosing appropriate tools and modeling strategies for tunnel excavation problems. The importance of honoring the true stress path in tunnel excavation response simulation is illustrated using a few examples

چکیده

تعیین مسیر تنش واقعی در یک توده سنگی در حین فرآیند حفر تونل، پیچیده می باشد. به منظور ثبت پاسخ صحیح حفر تونل، شبیه سازی مسیر تنش به صورت درجا در ابزارهای عددی ضروری می باشد. FLAC و Phase² دو برنامه قدرتمند دو بعدی جهت مدل سازی خاک، سنگ و رفتار سازه در زمینه مهندسی ژئوتکنیک، ژئومکانیک، عمران و معدن به شمار می آیند. FLAC بر اساس روابط تفاوت محدود صریح می باشد در حالی که Phase² بر مبنای روابط المان محدود ضمنی می باشد. هنگامی که دو برنامه به منظور تحلیل مسائل حفر تونل اعمال می شوند، ممکن است تفاوت در نتایج به دلیل روش های متفاوت  استفاده شده در این برنامه ها رخ دهد. در مورد حفاری در مواد الاستوپلاستیک با استفاده از روش حفاری دورانی بلند و روش انفجار، تفاوت قابل توجهی بر حسب توزیع ناحیه تسلیم توسط دو برنامه در صورت استفاده از یک روش مدل سازی معمول مخصوصا هنگامی که مقاومت سنگ نسبت به اندازه تنش درجا کم باشد، وجود دارد. مکانیزم تفاوت بررسی شده و توصیه های ارائه شده جهت انتخاب ابزارهای مناسب و استراتژی های مدل سازی جهت حفر تونل مورد بررسی قرار می گیرد. اهمیت انتخاب مسیر تنش صحیح در شبیه سازی پاسخ حفر تونل با استفاده از چند مثال نشان داده خواهد شد.

1-مقدمه

FLAC (Itsaca 2005) و Phase² (روشنس 2004) دو ابزار تحلیل قدرتمند و مشهور جهت مدل سازی رفتار خاک، سنگ و سازه در زمینه های مهندسی ژئوتکنیک، ژئومکانیک، عمران و معدن به شمار می آیند. این آیین نامه ها مدل های مصالح مانند معیارهای گسیختگی موهر-کولمب، هوک-براون را که برای مصالح ژئوتکنیکی مناسب می باشند، همراه با خصوصیاتی جهت شبیه سازی حفاری زیر زمینی تامین کرده و دارای المان های سازه ای می باشند که می توانند نشان دهنده سیستم های محافظتی خاک و سنگ نصب شده باشند...