بخشی از مقاله
خلاصه
ارزیابی پایداری و ناپایداری در مورد حفریات زیرزمینی و از آن جمله تونلها در شرایط مچاله شونده، از جمله مهمترین پارامترهای موثر در طراحی این سازهها است. بسته به نوع سازه زیرزمینی ممکن است ناپایداری از جمله ضرورتهای اصلی باشد و یا امکان دارد که پایداری کوتاه مدت مور نیاز باشد. از سوی دیگر، حفریات اساسی عمرانی باید برای مدت طولانی پایدار بمانند.
بدین ترتیب، بررسی پتانسیل پایداری و یا ناپایداری سازههای زیرزمینی و همینطور تعیین پتانسیل مچاله شوندگی، در واقع مقدمهای برای طراحی تونلها در سنگهای مچاله شونده محسوب میشود. روشهای متفاوتی اعم از تجربی، آزمایشگاهی و تحلیلی جهت بررسی پایداری و تعیین پتانسیل مچاله شوندگی و شناخت محدوده شکستگی در تونلهای زیرزمینی موجودمیباشد. تونل آبی گاوشان به عنوان مطالعه موردی مدلسازی شده و پارامتر های ژئوتکنیکی و زمین شناسی مختلف آن مورد بررسی قرار میگیرد.
1. مقدمه
در این تحقیق به مطالعه موردی تونل آبی گاوشان خواهیم پرداخت.طرح ملی گاوشان شامل سد مخزنی از نوع سنگریزه ای با هسته رسی و تونل انتقال آب به طول 20/18 کیلومتر به همراه 4 تونل دسترسی جمعا به طول 307/2 متر در عمق متوسط 200 متر - عمق ماکزیمم 500 متر - به قطر 5 متر ، در 45 کیلومتری جنوب شهرستان سنندج که در شکل 1 نشان داده شده است ، واقع است.تامین آب کشاورزی برای زمین هایی به مساحت 30652 هکتار و بخشی از آب شرب کرمانشاه - 63 میلیون متر مکعب در سال - و تامین انرژی برق آبی به میزان 11 مگاوات ، از اهداف طرح مذکور می باشد.
تونل انتقال آب به لحاظ موقعیت زمین شناسی شامل دو قسمت است.نیمه شمالی آن - کیلومتر صفر- - 7/747، در زون سنندج-سیرجان و نیمه جنوبی - به طول 12/430 کیلومتر - در زون افیولیتی،حد فاصل زون یاد شده و زون رورانده زاگرس قرار دارد و جز مناطق دارای تنوع جنس سنگ بسیار زیاد و با کیفیت های ژئومکانیکی متفاوت است.از کیلومتر - 13+600-14+850 - به طول تقریبا 1050 متر و عمق متوسط 300 متر ، تونل از داخل سنگهای آذرینی نظیر دیاباز،گابرو، دیوریت،آندزیت،اولترابازیک ها - بطور عمده سرپانتینی - عبور می کند که این سنگ ها با توجه به شرایط شان مشکلات اجرایی فراوانی به لحاظ حفاری و نگهداری ایجاد می کنند.
پلان حفاری تونل انتقال آب گاوشان در شکل 2 نشان داده شده است که همانطور که در شکل پیداست نام این منطقه توانکش است که در شکل 2 مشخص شده است.پیش بینی شده بود که حفاری تونل توسط TBM انجام شود ولی با توجه به اینکه تونل از داخل سنگ های مچاله شونده عبور می کند لذا با توجه به شرایط بد این سنگ ها و تغییر شکل زیاد در اینگونه سنگ ها ،تصمیم گرفته شد که به روش دستی حفر شود. در این فصل ابتدا تحلیل پایداری به روش های RMR و Q بررسی می شود و سپس پتانسیل مچاله شوندگی آن به روش های مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرد و سپس با مدل سازی توسط نرم افزار اباکوس صحت رفتار مچاله شوندگی تونل در سنگ های سرپانتین تعیین می گردد.
شکل -1 موقعیت جغرافیایی سد و تونل انتقال آب گاوشان
منطقه مورد بحث
شکل -2 پلان حفاری تونل انتقال آب گاوشان
2. رده بندی ژئومکانیکی 1 - RMR -
در سال 1976 میلادی ، بینیاوسکی2 از مرکز مطالعات علمی و صنعتی آفریقای جنوبی 3 - CSIR - طبقه بندی جدیدی از سنگ ها را بر مبنای ویژگی های ژئومکانیکی آنها ارائه داد که به روش RMR یا CSIR معروف است و به عنوان یکی از موفق ترین سیستم های رده بندی سنگ ها در مسایل تونل سازی به کار می رود.بعد ها در سال 1989 میلادی ، بینیاوسکی رده بندی اولیه خود را اصلاح کرد و آنچهدر زیر خواهد آمد بر مبنای رده بندی تجدید نظر شده است.
در تقسیم بندی RMR ، برای رده بندی سنگ ها از پارامترهای زیر استفاده می شود. - - 1
الف- مقاومت فشاری تک محوری توده سنگ
ب- فاصله داری درزه ها
ج - وضعیت نا پیوستگی سنگ ها
د - وضعیت آب های زیر زمینی
ذ - جهت یافتگی ناپیوستگی سنگ نسبت به امتداد تونل
ه- ضریب مربوط به تعداد درزه ها
جدول -1 پارامترهای ژئوتکنیکی توده سنگ بر اساس نتایج آزمایشگاهی
جدول -2 نتایج طبقه بندی بر اساس RMR
در جدول RQD -2 همان ضریب مربوط به تعداد درزه ها می باشد که 10 در نظر گرفته شده است.
در سال 1989 میلادی ، بینیاوسکی دستور العمل هایی را برای انتخاب سیستم نگهداری تونل ها بر اساس شاخص RMR منتشر ساخت.طبق این دستور العمل و امتیاز بدست آمده از جدول 2 پیش بینی سیستم نگهداری تونل مطابق با دستورالعمل بینیاوسکی در جدول 3 آمده است.
جدول -3 دستورالعمل بینیاوسکی برای پیش بینی سیستم نگهداری تونل ها بر اساس شاخص RMR
سیستم حفاری
به صورت گالری های چند گانه حفر شود که فاصله جبهه کار آنها 0/5 تا 1/5 متر باشد.همراه با حفاری ،سیستم نگهداری نیز نصب شود.بلافاصله پس از آتشباری عملیات بتن پاشی انجام گیرد.
