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05.11.2019 | Research Article - Civil Engineering | Ausgabe 5/2020

Arabian Journal for Science and Engineering 5/2020

Theoretical Investigation to the Effect of Bolt Reinforcement on Tunnel Viscoelastic Behavior

Zeitschrift:
Arabian Journal for Science and Engineering > Ausgabe 5/2020
Autoren:
Kui Wu, Zhushan Shao, Chenglong Li, Su Qin

Abstract

Rock bolts are widely applied in undergrounding excavation for strengthening rocks internally. For better understanding the effect of bolt reinforcement, the mechanical behavior of a circular bolt-liner combined supported tunnel is investigated using analytical method in this paper. Viscoelastic mechanical model of bolted rocks is established, and analytical solution for displacement and pressure in the rock/liner interface is provided, accounting for the installation delay of liner. Results show that the variations of displacement and pressure can be generally divided into three stages, rapid increasing stage, slow increasing stage and steady stage. Bolt parameter plays an important role on the evolution time of displacement and pressure. It will take shorter time for displacement and pressure to reach a steady state in the case with greater bolt parameter. In addition, installing rock bolts are able to effectively reduce displacement and pressure and there exists an exponential function relationship between displacement (pressure) and bolt parameter. The displacement and pressure decrease in a high rate with bolt parameter under the relatively low class. But, this decrease trend becomes flatter if bolt parameters reaching a certain value. There should be an appropriate bolt parameter for a certain tunnel project, taking into account mechanical parameters of rocks, load-bearing capacity of liner, or allowed deformation of design.

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