identifying the critical mechanism for rock engineering design

Abstract

In this paper, a methodology called 'mechanism pathway analysis' (MPA) is introduced. The methodology has been developed to support rock engineering design and treats rock engineering as a system, considering all the mechanisms simultaneously operating in the system and how they contribute to determining the rock mass response to engineering perturbations. Through a mechanism network, structured by system variables and binary mechanisms, all the mechanism pathways are searched and their effects are integrated to form the global interactions between all pairs of variables in the system. By studying the pathways and the global interactions, the critical mechanism combinations and hence the principal problems for rock engineering design in any given project can be identified. The methodology can be applied to all rock engineering problems. The procedure for implementing the approach is illustrated by a case example of identifying the key mechanisms in designing unlined rock storage caverns for pressurized-gas storage. Fourteen state variables are used to describe the gas storage system, the interactions between these variables are established and the global influences of the variables are assessed. Closed pathways, i.e. feedback loops, are often critical mechanism pathways and are identified in this case example from the variables 'grouting' and 'temperature'. Critical pathways from 'water pressure' to 'displacement' and from 'stress' to 'displacement' are also identified. Dans cet exposé, nous présentons une méthodolo-gie appelée analyse de parcours mécanique (MPA). Cette méthodologie aété développée à l'appui des études d'ingénierie rocheuse et traite l'ingénierie rocheuse comme un système, prenant en compte tons les mécanismes entrant en action simultanément dans le système et la façon dont ils contribuent à déterminer la réponse de la masse rocheuse aux perturbations industrielles. Grâce à un réseau de mécanismes, structuré par des variables du système et des mécanismes binaires, nous étudions tons les parcours mécaniques et intégrons leurs effets pour former des interactions mondiales entre toutes les paires de variables dans le système. En étudiant les parcours et les interactions planétaires, nous avons pu identifier les combinations mécaniques critiques et de là les principaux problèmes entourant les études d'ingénierie rocheuse dans un projet donné. Cette méthodologie pent êitre appliquée à tons les problèmes d'ingénierie rocheuse. La procédure de mise en oeuvre de cette méthode est illustrée par un exemple de cas montrant les mécanismes clef permettant de concevoir les cavités de stockage non doublées pour le gaz sous pression. Quatorze variables d'état sont utilisées pour décrire le système de stockage du gaz, les interactions entre ceux qui sont établis et les influences planétaires des variables évaluées. Les parcours fermés, c'est-à-dire les boucles de feedback, sont sourvent des parcours mécaniques essentiels et cet exemple montre qu'ils sont disducts des variables 'cimentation' et 'température'. Nous identifions également les parcours essentiels entre 'pression de Peau' et déplacement' ou 'contrainte' et 'déplacement'.