Comparison of continuous and discontinuous modelling for computational rock mechanics

Abstract: In this paper both continuous and discontinuous modelling are utilised in order to analyze the stability of the Gjøvik Olympic Mountain Hall. The large span cavern (62 m) was built for the 1994 Winter Olympic Games at Lillehammer, and is a unique case study because of the large amount of available input data, through a comprehensive pre-investigation, stress and deformation monitoring program before, during and after the excavation. Phase2, a two-dimensional non-linear finite element program, and the Discontinuous Deformation Analysis (DDA) are used as representative tools for continuous and discontinuous modelling, respectively. The analysis results are compared and discussed taking the reliability of the models, time-consumption and costs into consideration. Some guidelines for the total modelling process, from field measurements to final results, are also presented. Zusammenfassung: In diesem Artikel werden sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich Modellierung verwendet, um die Stabilität, der in den Berg gebauten Olympiahalle in Gjøvik zu analysieren. Die Olympiahalle wurde 1994 zu den Olympische Spielen in Lillehammer errichtet. Ihr Dach erstreckt sich über eine Breite von zweiundsechzig Meter. Für den Bau wurden umfangreiche Daten durch Voruntersuchungen, und Überwachung von Gebirgsspannungen und Deformationen bevor, während und nach Exkavation eingesammelt. Auf Grund dieser großen Datenmenge stellt die Olympiahalle ein herausragendes Beispiel für den Bau ähnlicher Projekte dar. Für die kontinuierlichen Modellierungen wurde „Phase2“, ein zwei-dimensionales, nicht lineares „endlich Element“ Rechnerprogramm angewandt. Die diskontinuierlichen Modellierungen erstellte man mit Hilfe von der „Diskontinuierliche Deformations Analyse“ (DDA). Die Analysenergebnisse sind mit Rücksicht auf die Zuverlässigkeit der Modelle, Zeitverbrauch und Kosten verglichen und diskutiert worden. Im Artikel werden Richtlinien für den Modellierungsprozess von Dateneinsammlung bis Schlussfolgerung gegeben. Résumé: Dans cet article la modélisation continue et discontinue sont utilisés pour analyser la stabilité de Gjøvik Olympic Mountain Hall. Cette caverne de grande portée (62 m) a été construite pour les Jeux Olympiques d’Hiver de 1994 à Lillehammer, et est une étude de cas unique grâce à la grande quantité de données disponibles, de par un programme de pré-investigation compréhensive, monitorage des contraintes et déformations avant, pendant et après l'excavation. Phase2, un code d’éléments finis non linéaire à deux dimensions, et l’Analyse en Déformations Discontinues (DDA) sont utilisés comme outils représentatifs de la modélisation continue et discontinue, respectivement. Les résultats d'analyses sont comparés et sont discutés, prenant en compte la fiabilité des modèles, la consommation en temps de calcul et les coûts. Quelques indications pour le procédé total de modélisation, des mesures sur place aux résultats finaux, sont aussi présentées.