In calculating the stresses in the lining of a pressure tunnel with circular cross-section, it is generally assumed that the deformability of rock masses follows the theory of elasticity. However, this assumption does not often consist with the real characteristics of rock masses. In-situ deformation tests have shown that the rock masses yield the law of anisotropic elasto-plastic media. In some cases, the anisotropic behaviour does not obviously express and the rock masses can be approximately treated as the isotropic elasto-plastic media. This paper presents a method dealing with the calculation of the lining stresses considering the elasto-plastic stress-strain relationship based on some in-situ test results. The rock masses are treated as the linear strain hardening media. The critical interior water pressure for creating the plastic deformation of rock masses is given. It is also discussed how to determine the mechanical parameters of rock masses.


Bei der Berechnung der Spannungen fuer die Auskleidung eines Druckstollens mit kreisförmigem Querschnitt wird allgemein angenommen, dass die Verformungen des Gebirges der Elastizitatstheorie folgen. Diese Annahme stimmt jedoch oft nicht mit den wirklichen Verhaltnissen im Gebirge ueberein. In-situ Verformungsmessungen haben gezeigt, dass das Gebirge dem Stoffgesetz des anisotropen, elasto-plastischen Mediums folgt. In einigen Fallen zeigt sich kein offensichtlich anisotropes Verhalten und das Gebirge kann annaherungsweise wie ein isotropes elasto-plastisches Medium behandelt werden. Diese Arbeit stellt eine Methode vor, die sich mit der Ermittlung der Spannungen in der Auskleidung aus elasto-plastischen Spannungs-Dehnungs-Beziehungen beschaftigt, die auf Ergebnissen von in-situ Tests basieren. Das Gebirge wird wie ein sich linear verfestigendes Medium behandelt. Der fuer die Entstehung der plastischen Verformungen verantwortliche kritische wasserinnendruck wird angegeben. Weiterhin wird das Problem der Ermittlung der mechanischen Gebirgskennwerte diskutiert.


Dans le calcul des contraintes dans le revetement d''une galerie sous-pression, on suppose que la deformation des massifs rocheux suit la theorie d''elasticite. Cependant, cette hypothese ne s''applique pas toujours aux caracteristiques reelles des massifs rocheux. Des essais de deformation in-situ ont montre que les massifs rocheux repondent a la loi des substances elasto-plastiques anisotropes. Dans quelques cas, le comportement anisotrope ne s''exprime pas d''une facon evidente et les massifs rocheux peuvent etre traites approximativement comme les milieux elasto-plastiques isotropes. Cette etude presente une methode qui traite du calcul des contraintes dans le revetement en considerant la relation contrainte- deformation elasto-plastique basee sur quelaues resultats d''essais in-situ. Les massifs rocheux sont traites comme les substances durcies a deformation lineaire. La pression d''eau interne critique pour produire la deformation plastique des massifs rocheux est donnee. Aussi s''agit-il d''une discussion sur la facon de determiner les parametres mecaniques des massifs rocheux.


Concerning with the theory applied to the calculation of the stresses in pressure tunnel lining with circular cross section, it is generally assumed that the rock masses are elastic media. The contact force between the rock masses and lining follows Winkler''s law. But a lot of in-situ rock mechanics tests show that the rock masses are not pure elastic media and the isotropic linear elastic theory can only be applied in a few cases.

The mechanical behaviors of rock masses are very complicated. It is not only affected by the micro-structure and mineral crystals, but also by the macro-structural planes, such as faults, joints and beddings. In hydraulic engineering, the later is more important than the former and strongly affects the deformation and strength characteristics of rock masses. It is the reason, that both the in-situ elastic modulus and yeilding stresses are lower than that obtained from the laboratory tests using rock samples.

The deformation of a discontinuity under normal stresses should approach a certain limit. The discontinuity should be compacted under compression until it no longer affects the total deformation of the rock masses, while it should get apart as the tension stress exceeds its tensile strength. Its shearing deformation is a function of both shearing and normal stresses.

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