An Investigation Of Segmental Tunnels Behavior Under Normal And Reverse Faulting, Using Geotechnical Centrifuge Modelling

Abstract:

Full-mechanized excavation methods of tunnel have promoted segmental lining. One of the great and permanent ground deformations is called faulting. Tunnels are at the risk of faulting due to their long length. There are few studies that examine the behavior of tunnels intersecting the fault zones although it is a continuing concern for design engineers. In the present study, a physical model of a normal and reverse fault and segmental tunnel in a centrifuge has been modeled and tested, and then the results of eight centrifuge tests have been reported. The results indicate that segmental tunnels under the effects of reverse faulting have better resistance compared to the normal faulting. Tunnel failure mechanism in the reverse faulting is longitudinal deformation due to faulting compressive force. For certain amount of PGD, in the normal faulting, a small length of tunnel is affected by fault compared to the reverse faulting. It is related to the width of shear band in the model. Comparing to the free
field, the tunnel in the model causes the faulting face some changes. In the normal faulting, the faulting is brought about to be inclined toward the hanging wall and in reverse faulting toward the footwall.The results show the absence of sudden failure of segmental tunnels under normal faulting and improvement of function in response to an increase in the overburden of the tunnel. Major failure and soil collapse inside the tunnel resulted from the opening of spaces between the segmental rings at the joints. This occurred in response to the dominant tensile forces caused by normal faulting. Sinkholes caused by the loss of soil into the tunnel are likely in the normal faulting. The area of the zone affected by faulting in the tunnel decreased as the overburden increased, but the severity of damage increased in response to localization of fault displacement. Sinkhole formation upon the collapse of soil into the tunnel is likely at the ground surface. In the reverse faulting longitudinal deformations on tunnel and at the ground, were observed.

Language:
Persian
Published:
Sharif Journal Civil Engineering, Volume:33 Issue: 2, 2017
Pages:
39 to 47
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