Stability of a shallow circular tunnel in cohesionless soil

Abstract

This Paper investigates theoretically and experimentally the stability of a circular tunnel in a cohesionless soil with support conditions similar to those found during construction. The experimental investigation consisted of small-scale model tests in the laboratory and on the Cambridge University large-diameter centrifuge. All the model tests were carried out in plane strain using Leighton Buzzard sand and tests with and without surcharge loading are reported. The theoretical studies are based on the upper and lower bound theorems and predictions of collapse pressures from these theoretical solutions are shown to bracket closely the values observed in the model tests. Cette étude examine théoriquement et expérimentalement la stabilité d'un tunnel circulaire dans un sol pulvérulent soutenu dans des conditions semblables à celles trouvées pendant la construction. L'étude expérimentale consista en essais sur modéle à petite échelle en laboratoire et sur la centifugeuse à grand diamètre de l'Université de Cambridge. Tous les essais sur modèle furent mis à exécution sous déformation plane en utilisant du sable de Leighton Buzzard, et l'on rend compte des essais avec et sans surcharge additionelle. Les études théoriques sont basées sur les théorèmes limites supérieures et inférieures et on montre que des prévisions de pressions de rupture à partir de ces solutions sont encadrées étroitement par les valeurs observées en essais sur modèles.