Numerical modeling of rock spalling around a tunnel using visco-plastic interface elements and a rock removal strategy
Notice bibliographique
Résumé
Rock spalling is a brittle failure process that occurs around tunnels excavated in hard rock under high in-situ stress states. In nuclear waste disposal, spalling in fractured crystalline rock could create connected fractures, potentially providing pathways for radionuclides. Robust numerical models are therefore needed to evaluate the extent of rock spalling so that the design and layout of a prospective deep geological repository can be optimized and made fit for purpose. With this motivation in mind, this study proposes a methodology for the numerical analysis of rock spalling based on zero-thickness interface elements with a visco-plastic-fracture constitutive law, combined with a workflow for finite element removal/excavation. To simulate spalling, zero-thickness interface elements are pre-inserted along a sufficient number of mesh lines with random orientation within the rock mass. A uniform initial stress state is generated and the excavation of the circular tunnel is performed by removing the corresponding elements, which leads to stresses in excess of the elastic limit in some of the interfaces, and subsequent visco-plastic fracture openings. A criterion for excavation of the finite elements around the tunnel is established when a block which is totally surrounded by failed interfaces is totally detached or can slide off the mesh following a kinematically admissible path. The excavation of blocks causes a stress redistribution around the tunnel and this leads the need for new excavation steps, until a new equilibrium configuration is reached. The proposed methodology is applied to assess rock spalling in the Mine-by Experiment at the Atomic Energy of Canada Limited’s (AECL’s) Underground Research Laboratory in the massive Lac du Bonnet granite. The focus of the analysis is to understand the mechanisms and the influencing factors that lead to brittle failure, and to calibrate material properties to reproduce both the final stress state of the tunnel and its spalling depth.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».