نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

مدلسازی عددی سیستم لوله‌گذاری سقفی جهت پیش‌تحکیم تونل (مطالعه موردی تونل طالقان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی‌عصر(عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران
2 گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین، قزوین، ایران
چکیده
حفاری تونل باعث تولید بازتوزیع تنش در سنگ‌های پیرامون تونل می‌شود. این عمل سبب میل به همگرایی در جداره تونل می‌شود. بسته به ویژگی‌های زمین، همگرایی ممکن است باعث کاهش سطح مقطع حفاری و یا فروپاشی تاج و سینه کار تونل گردد. برای جلوگیری از ریزش لازم است توده سنگ و خاک سینه کار تقویت شود. قوس چتری یکی از سیستم‌های پیش‌تحکیمی است که قبل از حفاری در بالای تونل به شکل قوسی اجرا می‌گردد. درک صحیح از نحوه عملکرد قوس چتری نیازمند محاسبات پیچیده‌ای است که این محاسبات با روش‌های مدلسازی عددی امکان پذیر می‌شود. در این مطالعه به بررسی چگونگی عملکرد روش چتری و تاثیر آن در تونل راه طاقان-هشتگرد پرداخته شده است. قسمتی از مقطع این تونل به دلیل قرار گرفتن در مصالح سست و ریزشی (شیل) داری پتانسیل ریزش بالایی است. بدین منظور تونل با پیش‌نگهداری چتری به روش عددی توسط نرم افزار FLAC 3D مدلسازی شده است. در این مطالعه علاوه بر بررسی ضرورت استفاده از قوس چتری، اثر پارامترهای هندسی و فیزیکی از قبیل فاصله بین لوله‌ها و قطر لوله‌ها بر پایداری تونل مورد بررسی قرار گرفته است. معیار بررسی، جابجایی عمودی در تاج تونل، روابط ساکورایی و بررسی پایداری لوله‌ها است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش قطر و کاهش فاصله اثر مثبت بر پایداری تونل می‌گذارد. همچنین روش چتری منجر به کاهش جابجایی تاج تونل به میزان 36% شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]           Lunardi, P. and B. Renzo, The evolution of reinforcement of the advance core using fibre-glass elements, Glückauf Forschungshefte. 2004. p. 91–100.
[2]           Oke, J., N. Vlachopoulos, and M.S. Diederichs, Numerical analyses in the design of umbrella arch systems. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2014. 6(6): p. 546-564.
[3]           Proctor, R.V. and T.L. White, Rock Tunneling with Steel Supports. Youngstown. 1964: Youngstown Printing Co.
[4]           Juneja, A., A. Hegde, F.H. Lee and C. H. Yeo, Centrifuge modelling of tunnel face reinforcement using forepoling. Tunnelling and Underground Space Technology, 2010. 25(4): p. 377-381.
[5]           Kavvadas, M., D. Georgiou, and A. Kalos, Numerical Investigation of Tunnel Face Stability Using Forepoling or Fiberglass Nails. Geotechnical and Geological Engineering, 2022. 40.
[6]           Yeo, C.H., F.H. Lee, O.  Hasegawa, H. Suzuki and M. Shinji, Three dimensional finite element modelling of a natm tunnel. International Journal of the JCRM, 2009. 5: p. 33-38.
[7]           Hounyevou Klotoé, C. and E. Bourgeois, Three dimensional finite element analysis of the influence of the umbrella arch on the settlements induced by shallow tunneling. Computers and Geotechnics, 2019. 110: p. 114-121.
[8]           Hefny, A.M., J. Zhao, P. Ranjith and W.L. Tan, Numerical Analysis for Umbrella Arc Method in Shallow Large Scale Excavation in Weak Rock. The 30th ITA-AITES World Tunnel Congress. 2004: SINGAPORE.
[9]           Ahuja, V. and R.L. Sterling, Numerical modelling approach for microtunnelling assisted pipe-roof support system. 34th ITA-AITES World Tunnel Congress 2008 - Underground Facilities for Better Environment and Safety. 2008: Agra, India.
[10]         گزارش طراحی مطالعات تونل طالقان- هشتگرد. 1395, مهندسان مشاور پاسیلو.
[11]         Sakurai, S., I. Kawashima, and T. Otani. A Criterion For Assessing the Stability of Tunnels. The ISRM International Symposium - EUROCK 93, Lisboa, Portugal, June 1993.
[12]         FLAC 3D, Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3Dimensions Users manual. Itasca Consulting Group, Inc, 2005.
[13]         DSI Underground Brochure: AT Pipe Umbrella System, Groundbreaking Forepoling Technology.