Effect of bolts on failure modes near tunnel openings in soft rock

The Paper elucidates the potential failure modes around a circular tunnel opening subjected to a hydrostatic stress field. Physical models have been tested in the laboratory using a large cubical triaxial apparatus to investigate the effect of grouted bolts on failure mechanisms. Depending on the bolt density, the observed failure of a bolted tunnel can deviate significantly from the theoretical rupture surfaces (log spiral) anticipated for an unsupported circular opening. The influence of discontinuities on the rupture process near the tunnel wall is also explored. It is shown that by use of a high bolt density, the propagation of slip lines and the risk of failure close to the tunnel boundary can be minimized. The failure zone (delineating wedges) around the tunnel wall becomes smaller with increasing degree of reinforcement.

L'article s'intéresse aux modes possibles de fractu-ration autour de l'ouverture circulaire d'un tunnel dans un champ de contraintes hydrostatique. Des modèles physiques ont été expérimentés en laboratoire, à l'aide d'un appareillage triaxial pour des échantillons cubiques de gros volume, afin d'étudier l'influence des boulons jointifs sur less mécanismes de fracturation. Selon la densité de boulons, la fracturation observée dans un tunnel boulonné peut s'éloigner significativement des surfaces de rupture théoriques (en spirale logarithmique) prévues pour une ouverture circulaire non soutenue. L'influence des discontinuités sur le mécanisme de rupture à proximité de la paroi du tunnel a également été étudiée. Il apparaît que, en utilisant une forte densité de boulons, l'on peut minimiser la propagation des lignes de glissement et le risque de fracturation à proximité des limites du tunnel. La zone de fracturation autour des parois du tunnel devient moins étendue si l'on augmente le degré de renforcement.