Numerical Analyses of Underground Openings in Competent Rock Masses: Continuous vs Discontinuous

Abstract

The paper is aimed at comparing the results of numerical analyses of underground openings in competent rock masses like the Carrara Marble (Italy) by considering a real and well documented case study. More specifically, 3D FEM and DEM analyses were carried out on a rock-mass model interested by two faults and three sets of discontinuities. The geometrical model is representative of deep underground openings where spalling — cracks and rock bursts can occur. PLAXIS 3D and 3DEC were used for the analyses. Intact rock and rock mass characterization of Carrara Marble was inferred from available technical literature. The analysis results were compared in terms of principal stresses and displacements in a number of monitoring points around the opening. The main practical interest is to find out a reliable approach for evaluating the stability of very large openings in a competent rock mass like Carrara Marble. For such a purpose, a number of available in-situ stress measurements were used.

Целью данной работы является сравнение результатов численного анализа подземных отверстий в компетентных горных массивах, таких как каррарский мрамор (Италия) на реальном примере с большим количеством данных. Более конкретно анализы 3D FEM и DEM были проведены на модели массива горных пород с двумя разломами и тремя наборами разрывов. Геометрическая модель репрезентативна для глубоких подземных отверстий, где могут возникать сколы — трещины и разрывы горных пород. Для анализа использовались PLAXIS 3D и 3DEC. Характеристики нетронутой породы и скального массива каррарского мрамора были получены из доступной технической литературы. Результаты анализа были сопоставлены с точки зрения основных напряжений и перемещений в ряде контрольных точек вокруг отверстия. Основной практический интерес заключается в том, чтобы найти надежный подход для оценки устойчивости очень больших отверстий в компетентном горном массиве, таком как каррарский мрамор. Для этой цели был использован ряд доступных измерений напряжений на месте.