Development and application of new technology for 3D Geomechanical model test of large underground group caverns

ABSTRACT: New techniques and methods for 3D geo-mechanical model test are presented in this paper. The new model material NIOS with high density and low cost; the so-called DPSS (Discrete Principal Stress Surface) loading concept, the loading and monitoring system for the generation of the 3D initial stress field of the model test, also the special techniques and apparatuses for modelling the excavation of caverns located deep inside the model material, are developed and introduced. By adopting those new techniques, a very large 3D geo-mechanical model test with high comparability for a newly designed underground powerhouse has been successfully fulfilled. Key Words: 3D model test, underground group caverns, excavation process modeling. ZUSAMMENFASSUNG: Neue Techniken und Methoden für 3D geomechanischen Modellversuch wurden in diesem Artikel vorgestellt. Ein neues Modellmaterial mit hocher Dichte und niedrigem Preis, ein sogenanntes DPSS (Discrete principal stress surface) Ladenkonzept, ein Laden- und Überwachungssystem für die Erzeugung des 3D primären Spannungsfelds und überdies spezielle Techniken und Maschinen für das Ausbruch der tief in dem Versuchsmodell liegenden Kaverne wurden entwickelt. Bei Anwendungen dieser neuen entwickelten Techniken wurde ein sehr großer 3D Modellversuch mit großem Maßstab für ein geplantes unterirdisches Kraftwerk erfolgreich durchgeführt. Stichworte: 3D Modellversuch, unterirdischen Gruppekaverne, Ausbruchsmodellierung Résumé: le test de modèl de Nouvelles techniques et méthodes pour la géo-mécanique 3D est figuré dans ce papier. Le nouveau modèle de matériels NIOS avec la haute densité et le coût bas; la conception proposée de chargement DPSS (Discrete Principal Stress Surface), le système de chargement et de moniteur pour la génération de champs de stress initial du test de modèle, ainsi que les techniques et appareils spéciaux pour modeler les excavations de cavernes profondément localisées dans l’intérieur du matériel de modèle, sont développés et introduits. A travers l’adoptation de ces nouveaux techniques, le test de modèle de la géo-mécanique très large 3D avec la haute comparabilité pour actualiser une nouvelle étude de la centrale électrique sous-terraine a déjà accompli avec succès. Mots de clé: test de modèle 3D, groupes de cavernes sous-terraines, processus de modèle d’excavation