Comparison of displacement field predicted by 2D and 3D finite element modelling of shallow NATM tunnels in clays

摘要: The 2D load-reduction method for simulating NATM tunnels using plane strain finite elements is evaluated in the paper by comparison with fully 3D simulations. Three real shallow urban environment different stiff clays were simulated. soil behaviour was described an advanced non-linear constitutive model based on hypoplasticity theory. Time-dependent of shotcrete lining considered simulations, whereas constant final stiffness used analyses. analyses thus controlled a single parameter that accounts effects. It shown optimum value this parameter, displacement field predicted agrees well In some cases only, discrepancy observed close vicinity tunnel. controlling was, however, found to be dependent problem simulated (for same material) and also material properties tunnelling problem). Considering properties, shear modulus at very small more influential than large strain. initial K0 stress state did not influence substantially. Vergleich der Prognose des Verschiebungsfeldes durch 2D- und 3D-FE-Modellierungen von seichten Tunneln im Ton Die mit finiten Elementen ebenem Spannungszustand arbeitende 2D-Lastreduktionsmethode zur Simulierung NOTTunneln wird vorliegenden Aufsatz Vergleich zu vollen 3DSimulationen bewertet. Es wurden drei existierende oberflachennahe Stadttunnel verschieden festen Tonboden simuliert. Das Bodenverhalten wurde ein komplexes, nicht-lineares Bodenmodell auf Basis Hypoplastizitatstheorie beschrieben. den 3D-Simulationen das zeitabhangige Verhalten Spritzbetonauskleidung untersucht, wohingegen Analysen ebenen Spannungszustande die konstante, endgultige Festigkeit Betons verwendet wurde. 2D-Analysen diese Weise einen einzelnen Parameter bestimmt, 3D-Wirkungen Rechnung tragt. Untersuchung zeigt, dass fur Optimalwert dieses Parameters mittels 2D-Methode prognostizierte Verschiebungsfeld weitestgehend ubereinstimmt. Nur einigen Fallen war unmittelbarer Nahe zum Tunnel eine Diskrepanz beobachten. jedoch festgestellt, bestimmende Art simulierten Problems abhangt (fur dasselbe Material) auch Materialeigenschaften Tunnelbauproblem). Fur Schubmodul bei sehr kleinen Spannungen grosere Rolle spielt als grosen Spannungen. Der anfangliche K0-Lastzustand hatte keinen wesentlichen Einfluss bestimmenden Parameter.