نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

طراحی و بهینه‌سازی پوشش تونل انتقال آب سد و نیروگاه سردشت در محل برخورد با زون گسله فعال زیرمرگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مکانیک سنگ، بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
2 بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
3 دانشکدگان فنی، دانشکده مهندسی معدن ، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
چکیده
در پروسه احداث و ساخت تونل‌ها در مناطق فعال تکتونیکی، موضوع تصادم تونل با گسل‌های فعال امری اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. گسل‌های فعال از دو جنبه جابجایی گسل و شرایط ضعیف زمین‌شناسی در ناحیه گسل می‌توانند اثرات مخربی بر روی پایداری تونل داشته باشند. در صورت تقاطع تونل با گسل فعال، جابجایی ناگهانی گسل می‌تواند باعث خسارت تونل و لاینینگ آن شود. هدف اصلی این مقاله بررسی تأثیر حرکت گسل‌ فعال زیرمرگ بر پایداری تونل انتقال آب پروژه‌ی سد و نیروگاه سردشت می‌باشد. برای این منظور ابتدا مروری بر تاریخچه‌ی لرزه‌ای منطقه مورد نظر انجام شد و سپس با استفاده از روش عددی تفاضل محدود، تحلیل پایداری محل تقاطع تونل با گسل زیرمرگ، صورت گرفت. نتایج بررسی حرکت گسل زیرمرگ بر پایداری لاینینگ بتنی تونل نشان داد که 18 متر از طول لاینینگ بتنی در فرودیواره و 16 متر در فرادیواره در اثر حرکت گسل دچار آسیب خواهد شد. برای جلوگیری از آسیب‌های وارده بر لاینینگ، از دو روش پیشنهادی اضافه‌حفاری پشت لاینینگ و لاینینگ انعطاف‌پذیر بهره گرفته شد. نتایج مدل‌سازی این دو روش نیز نشان داد که با اضافه‌حفاری به طول 4 متر و با پرکننده‌ای با مدول الاستیسیته‌ی 10 مگاپاسگال، میزان صدمه‌دیدگی لاینینگ بتنی تونل در مقابل حرکت گسل حداقل خواهد شد. همچنین با مدل‌سازی عددی لاینینگ انعطاف‌پذیر، با ساخت درزه‌های 5/0 متری و به فاصله‌ی 3 متر از یکدیگر، مشخص گردید که این روش ضمن کاهش بیش از 50 درصدی طول خرابی به مقدار قابل ملاحظه‌ای از شدت خرابی‌ها نیز خواهد کاست.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]    اسماعیلی، م.1393. تحلیل و طراحی لرزه‌ای سازه‌های زیرزمینی، موسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف.
[2]    Wang, J. N. "Seismic design of tunnels: a simple state-of-the-art design approach." Parsons Brinckerhoff, 1993.
[3]    Hashash, Y. M., Hook, J. J., Schmidt, B., John, I., and Yao, C. Seismic design and analysis of underground structures. Tunnelling and Underground Space Technology 16, no. 4 (2001): 247-293.
[4]    Kiani, M., Akhlaghi, T., and Ghalandarzadeh, A. "Experimental modeling of segmental shallow tunnels in alluvial affected by normal faults." Tunnelling and Underground Space Technology 51, (2016): 108-119.
[5]    Wang, W. L., Wang, T. T., Su, J. J., Lin, C. H., Seng, C. R., and Huang, T. H. "Assessment of damage in mountain tunnels due to the Taiwan Chi-Chi earthquakee." Tunnelling and underground space technology, 16, no. 3 (2001): 133-150.
[6]    Caulfield, R., Kieffer, D. S., Tsztoo, D. F., and Cain, B. "Seismic design measures for the retrofit of the Claremont tunnel. In Jacobs Associates." Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC) Proceedings. San Francisco: Jacobs Associates, 2005.
[7]    Oroujkandi, M. A. "Effect of earthquake vibrations on critical tunnel infrastructure." Cumhuriyet Science Journal 36, no. 4 (2015): 2335-2341.
[8]    Kawashima, K. "Seismic design of underground structures in soft ground: A review." Geotechnical aspects of underground construction in soft ground.Balkema, Rotterdam, 2000.
[9]    Russo, M., Germani, G., and Amberg, W. "Design and construction of large tunnel through active faults: a recent application." In Proceedings International Conference of Tunneling and Underground Space Use, Istanbul, 2002.
[10] Zhengzheng, W., Bo, G., Yusheng, S., and Wanjun, Z. "Study on the flexible lining of the tunnel in the active faulted zone." In ISRM International Symposium on Rock Mechanics-SINOROCK, 2009.
[11] Ulusay, R., Aydan, O. and Hamad, M. "The behaviour of structures built on active fault zones: examples from the recent earthquakes of turkey." International journal of earthquake engineering 37, no. 1 (2002): 149-167.
[12] Wang, Z., Gao, B., Jiang, Y., and Yuan, S. "Investigation and assessment on mountain tunnels and geotechnical damage after the Wenchuan earthquake." Science in China Series E: Technological Sciences 52, no.2 (2009): 546-558.
[13] Wang, Z. Z., and Zhang, Z. "Seismic damage classification and risk assessment of mountain tunnels with a validation for the 2008 Wenchuan earthquake." Soil Dynamics and Earthquake Engineering 45, (2013): 45-55.
[14] Li, T. "Damage to mountain tunnels related to the Wenchuan earthquake and some suggestions for aseismic tunnel construction." Bulletin of Engineering Geology and the Environment 71, no.2 (2012): 297-308.
[15] Shimizu, M., Suzuki, T., Kato, S., Kojima, Y., Yashiro, K., and Asakura, T. "Historical damages of tunnels in Japan and case studies of damaged railway tunnels in the Mid Niigata prefecture earthquakes." Underground space-the 4th dimension of metropolises, 2007.
[16] Burridge, P. B., Scott, R. F., and Hall, J. F. "Centrifuge study of faulting effects on tunnel." Journal of geotechnical engineering 115, no. 7 (1989): 949-967.
[17] Asakura, T., Shiba, Y., Matsuoka, S., Oya, T., and Yashiro, K. "Damage to mountain tunnels by earthquake and its mechanism." In Proceedings-Japan Society of Civil Engineers, 2000.
[18] Gregor, T., Garrod, B., and Young, D. "Analyses of underground structures crossing an active fault in Coronado, California." In Proceedings of the World Tunnel Congress AITES, Annual General Assembly. Springer, Berlin, 2007.
[19] Wang, Z. Z., Zhang, Z., and Gao, B. "The seismic behavior of the tunnel across active fault." In Proc. 15th World Conf. Earthq. Eng., Lisbon, Portugal, 2012.
[20] Luo, X., & Yang, Z. "Finite element modeling of a tunnel affected by dislocation of faults." APCOM & ISCM. Singapore, 2013.
[21] Ghadimi Chermahini, A., and Tahghighi, H. "Numerical finite element analysis of underground tunnel crossing an active reverse fault: a case study on the Sabzkouh segmental tunnel." Geomechanics and Geoengineering 14, no. 3 (2019): 155-166.
[22] Shenk, Y.S., Wang, Z.Z., Yu, J., Zhang, X. and Gao, B. "Shaking table test on flexible joints of mountain tunnels passing through normal fault." Tunnelling and Underground Space Technology 98 (2020): 103299.
[23] Aygar, E.B. & Gokceoglu, C. "A special support design for a large-span tunnel crossing an active fault (T9 Tunnel, Ankara–Sivas High-Speed Railway Project, Turkey)." Environmental Earth Sciences 80, no. 37 (2021).
[24] مطالعات و طراحی سد و نیروگاه سردشت، مطالعات مرحله اول تونل بلند، گزارش مطالعات و طراحی‌های مکانیک سنگ، شرکت مهندسی سپاسد، دی ماه 1389.
[25] مطالعات طراحی و عملیات اجرایی سد و نیروگاه سردشت، گزارش لرزه زمین‌ساخت و خطر لرزه‌خیزی،شرکت مهندسی سپاسد، شهریور ماه 1389.