Interaction between rock bolt and weak rock in mine tunnel

This document takes in to consideration the talc mine in Val Malenco (Italy) and the anchors system adopted in the tunnels: swellex rockbolts. This case study has inspired the following analysis. This work is focused on the study of the tunnel behavior with and without reinforcement system. Two different scales of analysis are considered: the single rockbolt scale and the tunnel scale. Elastic and elastic plastic sensitivity analysis are performed in order to consider the geotechnical parameters variation, different constitutive model and the effectiveness of different support modelling. Due to the complexity of the problem, numerical 3D analysis are required. FLAC3D results are discussed and compared with existing analytical theories. Results highlight, if no reinforcement is present, a good accordance between analytical theories and numerical approach, while in presence of reinforcement some variation are recorded, in that case a numerical approach is required. Finally a MATLAB code is created to study the elastic tunnel behavior, in it a first tentative in introducing the rockbolt reinforcing system is implemented, this is useful for predesign purposes.

Questo documento prende in considerazione la miniera di talco in Val Malenco (Italia) e il sistema di ancoraggio adottato nelle gallerie: bullonatura Swellex. Il caso studio ha ispirato le seguenti analisi focalizzandosi sullo studio del comportamento di gallerie con e senza un sistema di rinforzo. Sono state considerate due differenti scale di analisi: la prima per lo studio del singolo bullone, mentre la seconda per lo studio del comportamento dell’intera sezione di galleria. Sono state sviluppate analisi di sensitività elastiche ed elastoplastiche per tenere in considerazione la variazione dei parametri geotecnici, differenti modelli costitutivi e l’efficacia di differenti modellazioni del sistema di supporto. A causa della complessità del problema è necessaria un’analisi numerica tridimensionale. I risultati ottenuti attraverso il software FLAC 3D sono stati discussi e confrontati con teorie analitiche esistenti. I risultati evidenziano che se non è presente alcun rinforzo vi è una buona congruenza tra teorie analitiche e approccio numerico, mentre in presenza di rinforzi si sono registrate delle differenze, quindi risulta necessario l’approccio numerico. Infine è stato creato un codice MATLAB per studiare il comportamento elastico della galleria, all’interno di questo è stato sviluppato inoltre un primo tentativo di implementazione del sistema di rinforzo utile in fase di predimensionamento.