Evaluation of the stiffness and strength parameters of hardening soil model for the simulation of the twin tunnels interaction in kenny hill formation residual soil / Lim Siaq Phin
Simulasi berangka untuk masalah geoteknikal sering melibatkan proses pemudahan dan andaian kerana ia merupakan tugasan hampir mustahil untuk mensimulasikan semua ciri-ciri yang terlibat dalam persekitaran tanah. Untuk pembinaan berskala besar, terutamanya seperti pembinaan terowong berkembar Klang Valley Mass Rapit Transit (KVMRT) dibawah persekitaran bandar, simulasi geoteknik yang realistik adalah penting kerana pembinaan terowong akan mempengaruhi kestabilan struktur-struktur di atas permukaan dan bawah tanah. Dalam kajian ini pendekatan parameter penentuan dicadangkan untuk menentukan kekerasan dan kekuatan parameter untuk model Pengerasan Tanah (HS) berdasarkan tafsiran ujian tanah in-situ dan makmal. Penyiasatan ciri-ciri subpermukaan tanah dilakukan dengan membentuk model tanah, model terowong tiga dimensi dan keratan rentas subpermukaan tanah untuk empat zon yang dibahagikan daripada kawasan kajian berdasarkan keserupaan dari segi litologi dan taburan nilai SPT-N. Tiga keratan rentas tanah yang kritikal telah dikenalpastikan berdasarkan input daripada model terowong, keratan rentas tanah, konfigurasi terowong berkembar yang terlibat dan data pergerakan tanah yang disebabkan oleh pembinaan terowong yang sedia ada. Profil dan parameter lapisan tanah dalam keratan rentas subpermukaan tanah telah dikenalpastikan untuk membangunkan model konseptual bagi simulasi pergerakan tanah teraruh daripada pengorekan terowong secara unsur tidak terhingga (FEM). Parameter untuk sisa tanah geologi formasi Kenny Hill telah dinilaikan dengan membandingkan lengkungan tegasan-terikan yang dipantau daripada simlasi berangka dan ujian in-situ pressuremeter (PMT). Model HS diselaraskan dengan meoptimumkan parameter kekakuan dan kekuatan untuk memadankan lengkukan tegasan-terikan yang dipantau dalam ujian PMT. Analisis kepekaan parameter HS terhadap reaksi tanah menunjukkan bahawa parameter kekakuan oedometer lebih berkesan dalam mengawal canggan plastik manakala parameter kekakuan unload-reload menunjukkan kesan yang ketara dalam canggan anjal reaksi tanah. Keberkesanan penyelarasan model tanah ditentukan daripada pengesahan analisis pengorekan terowong berkembar. Analisis terowong dengan parameter yang diselaraskan meramalkan keputusan yang selari dengan pergerakan tanah yang dipantau dari pembinaan terowong berkembar dengan penjajaran mendatar, condong dan menegak. Walau bagaimanapun, simulasi dengan model Mohr Coulomb (MC) menramalkan pergerakan tanah yang bercanggar dengan arah pergerakan tanah yang dipantau. Analisis parametrik dijalankan untuk menentukan pengaruh konfigurasi terowong dan turutan pembinaan terowong berkembar terhadap interaksi terowong berkembar dalam formasi Kenny Hill. Kajian ini menunjukkan pendekatan bersepadu untuk penentuan parameter model juzuk dengan pengabungan pemodelan subpermukaan dan penyelarasan model juzuk bersama penentusahan. Parameter HS sisa tanah formasi Kenny Hill yang diselaraskan menyumbangkan untuk projek pembinaan masa depan yang mempunyai ciri-ciri geologi yang sama sebagi rujukan. Pendekatan penentuan parameter dengan penyelarasan model juzuk membantu jurutera dan penyelidik dalam pendekatan alternatif untuk penentuan parameter selain daripada data empirikal atau persamaan korelasi.
__________________________________________________________________________________
Numerical simulation for geotechnical problem often involved simplifications and assumptions as it is nearly impossible to simulate all features involved in the ground environment. For large scale construction like Klang Valley Mass Rapid Transit (KVMRT) twin tunnels construction under urban environment, realistic geotechnical simulation is essential. In this study, a parameters determination approach is developed to determine stiffness and strength parameters for Hardening Soil (HS) models based on evaluation of in-situ and laboratory soil testing data for the simulation of twin tunnels interaction in Kenny Hill Formation residual soil. Subsurface characterization conducted to develop three-dimensional (3D) ground models, tunnel filtered models and ground sections for four zones divided from study area based on similarity in lithology and Standard Penentration Test Blow Count (SPT-N) Value distribution. Three critical ground sections were selected based on input of tunnel filtered models and ground sections, twin tunnels configuration associated in respective sections and availability of tunnelling induced ground movement data. The soil profiles and corresponding soil parameters were determined for selected ground sections to develop conceptual model for finite element method (FEM) simulation of tunnelling induced deformation. The soil parameters for Kenny Hill residual soil were evaluated by comparing numerical simulated and in-situ monitored Pressuremeter test (PMT) stress strain curves. The HS model is calibrated by optimization of stiffness and strength parameters to match the in-situ stress-strain curves. Sensitivity analysis of HS parameters influences towards soil behaviour showed that oedometer stiffness has more impact in controlling plastic deformation while unload-reload stiffness has significant effect on the elastic region of soil behaviour. The effectiveness of soil model calibration is determined by back analyses of twin tunnels excavation and verification. The twin tunnels excavation simulation using calibrated HS parameters estimated surface settlement that showed good agreement with construction-monitored ground movements. Meanwhile, Mohr Coulomb (MC) parameters predicted ground movement with surface heave, against the direction of monitoring data. Parametric analysis conducted to determine the influence of tunnels configuration and construction sequence towards twin tunnels interaction in Kenny hill formation residual soil. This study showed an integrated approach for constitutive soil model parameters determination with incorporation of subsurface modelling, constitutive model calibration and verification. The calibrated HS parameters for Kenny Hill formation residual soil contributed as a reference for future construction with similar geological characteristic. The proposed parameters determination method provides a reliable and effective methodology in parameter selection in geotechnical simulation instead of direct correlation from empirical data.
Evaluation of the stiffness and strength parameters of hardening soil model for the simulation of the twin tunnels interaction in kenny hill formation residual soil / Lim Siaq Phin
Evaluation of the stiffness and strength parameters of hardening soil model for the simulation of the twin tunnels interaction in kenny hill formation residual soil_Lim Siaq Phin_A9_2017_MYMY