Evaluating Minimum Support Pressure for Tunnel Face Stability: Analytical, Numerical, and Empirical Approaches
Notice bibliographique
Résumé
Tunneling in loose soil and urban areas presents numerous challenges. One effective solution is the use of Earth Pressure Balance Shields (EPBSs). Maintaining the correct balance of pressure at the tunnel face is critical, as applying too little pressure can cause a collapse, while excessive pressure may result in a blow-out. Therefore, a key aspect of using EPBSs in urban environments is determining the optimal pressure required to stabilize the tunnel face, taking into account the existing soil in the excavation chamber and controlling the screw conveyor’s rotation rate. This study focuses on a section of the second line of the Tabriz subway to evaluate the minimum pressure needed for tunnel face stability using empirical, analytical, and numerical approaches. The analytical methods involve evaluating the limit equilibrium of forces and considering soil buckling due to overburden, while the numerical methods employ 3D finite element analysis. Additionally, a sensitivity analysis of the parameters affecting the required pressure was conducted and compared across the three approaches. The results revealed that the formation of a pressure arch mitigates the full impact of overburden pressure on the tunnel face. For soil cohesion values below 20 kPa, the numerical results aligned well with the empirical and analytical findings. For a tunnel depth of 22.5 m and a water table 2 m below the surface, the estimated minimum pressure ranged from 150 to 180 kPa. Moreover, the analytical methods were deemed more suitable for determining the required support pressure at the tunnel face. These methods considered wedge and semi-circular mechanisms as the most probable failure modes. Also, for cohesive ground, the pressure from the finite element analysis was found to be almost always equal to or greater than the values obtained with the analytical solutions.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».