Earth pressure on the support system in jointed rock mass

This paper investigates the magnitude and distribution of earth pressure on a support system in open cuts in jointed rock mass for the safer and more economical design and construction of earth-retaining structures installed in a rock stratum. The paper first investigates the limitations of previous research on earth pressure and then addresses them to provide a numerical parametric study based on the discrete element method, which can consider the joint characteristics of a rock stratum. The controlled parameters include rock type, joint conditions (shear strength and angle of joints), and wall type. The magnitude and distribution of earth pressure are investigated based on interactions between the ground and the retaining structure. In addition, earth pressure in the rock stratum is compared with Peck's earth pressure for soil ground. The results indicate that the magnitude and distribution of earth pressure in jointed rock mass are strongly influenced by rock type, joint conditions, and wall type, and that this pressure can be very different from that in soil ground. Furthermore, the results of numerical tests are compared with field measurements, and the comparison shows a reasonable agreement. This paper provides useful data for the assessment of earth pressure in designing support systems for jointed rock mass. Key words: rock excavation, support system, earth pressure, joint condition, soil-structure interaction, wall type. Cet article investigue la magnitude et la distribution de la pression des terres sur le systeme de support dans ouvertures dans des masses rocheuses jointees, dans l'optique d'une conception et construction plus securitaire et plus economique de structures de retention installees dans une couche de roche. L'article presente l'etude des limites des recherches anterieures sur la pression des terres, pour ensuite y repondre a l'aide d'une etude numerique parametrique basee sur la methode des elements discrets, qui peut considerer les caracteristiques jointes d'une couche de roche. Les parametres controles incluent le type de roche, les conditions des joints (la resistance au cisaillement et l'angle des joints), et le type de face. La magnitude et la distribution de la pression des terres sont evaluees selon les interactions entre le sol et la structure de retention. De plus, la pression des terres dans la couche de roche est comparee avec la pression des terres de Peck pour le sol. Les resultats indiquent que la magnitude et la distribution de la pression des terres dans la masse de roche jointee sont fortement influencees par le type de roche, les conditions des joints et le type de face, et que cette pression peut etre tres differente de celle dans un sol. En outre, les resultats des essais numeriques sont compares avec des mesures de terrain, et la comparaison demontre une correspondance raisonnable. Cet article offre des donnees utiles pour l'evaluation de la pression des terres dans la conception de systemes de support pour une masse de roche jointee. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: excavation dans la roche, systeme de support, pression des terres, condition des joints, interaction sol- structure, type de face.
Introduction Various ground excavation works in complex urban areas can give rise to several problems for surrounding environments. In particular, miscalculating earth pressure on excavation walls may cause the collapse [...]