بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به آسیب وارده به سیستم نگهداری تونل همرو، بررسی مجدد پایداری سیستم نگهداری طراحی شده برای این تونل، ضروری به نظر می رسد. هدف از ارائه این تحقیق بررسی پایداری سیسستم نگهداری با استفاده از مدلسازی عددی نیروها و ممانهای وارده و تعیین ضریب ایمنی در مقاطع بحرانی میباشد. برای این منظور سه مقطع با روبارههای مختلف انتخاب و از روش عددی تفاضل محدود - Flac 2D - و نرم افزار ارزیابی اثر متقابل نیروی محوری و ممان خمشی - Spcolumn - استفاده شد.
نتایج بررسی نشان میدهد که سیستم نگهداری تونل همرو در مقابل نیروها و ممانهای وارده، در مقاطع 1 و 2 با ضرایب ایمنی 2/2 و 1/5 پایدار بوده و در مقطع 3 با ضریب ایمنی 0/87 ناپایدار است. در ادامه آنالیز حساسیت سیستم نگهداری تونل مذکور نسبت به K - نسبت تنش های برجا - بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که اندازه گیری دقیق K در مقاطع 1 و 2 میتواند باعث کاهش هزینهها و تسریع در احداث تونل شود. مقطع 3 تونل، در مقادیر مختلف K ناپایدار بوده و بازبینی در طراحی اولیه ضروری به نظر میرسد.
-1 مقدمه
در طبیعت، توده سنگ ها و یا لایه های خاکی ساختگاه تونل، تحت تأثیر بارهای گرانشی لایه های فوقانی و یا تکتونیکی هستند. ریشه اصلی مخاطرات احداث سازه های زیرزمینی به رفتارهای پیچیده توده سنگ و یا خاک در برابر این بارها بر می گردد. گذر از حالت تنش فشاری سه محوره به حالت تنش فشاری دو محوره با توجه به تنش های آزاد شده در اطراف فضای حفر شده، منجر به تغییر شکل سنگ های اطراف حفاری می شود.
در مدت ساخت سازه های زیرزمینی، محدوده ای از سنگ های اطراف سازه تنش های القایی را تحمل می کنند. برای حفظ یا بهبود قابلیت تحمل تنش های القایی توسط توده سنگ اطراف، نصب سیستم نگهداری مورد نیاز است. طراحی سیستم نگهداری تونل برای مهندسان زمان بر است. اگر سیستم نگهداری به درستی طراحی نشود، طراحی دوباره امری الزامی خواهد بود. برای جلوگیری از این موارد، جمع آوری دقیق داده ها و طراحی مناسب سیستم نگهداری مورد نیاز است. امروزه مدل سازی عددی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. در مدل سازی عددی بیشتر شرایط محیطی مدل مورد توجه قرار می گیرد تا نتایج واقعیتری بدست آید.
برای مدل سازی دقیق که بیانگر رفتار محیط باشد، پارامترهای مختلفی تأثیر گذار هستند، تا نتایج دقیقی به دست آید و مانع از دست دادن هزینه و زمان شوند. احداث تونل راه همرو به لحاظ قرارگیری در شرایط سخت کوهستانی هزینه عملیاتی بالایی داشته و به همین دلیل طراحی آن از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. طراحی دقیق و در نظر گرفتن ضریب ایمنی بالا، از ایجاد مشکلات و صرف هزینه های اضافی در طول مدت اجرای پروژه جلوگیری می کند.
از طرفی نظارت بر مطابقت سیستم نگهداری نصب شده با سیستم طراحی شده و همچنین طراحی سیستمی که قابلیت اجرا داشته باشد، در پروژه های تونل سازی امری ضروری است. هنگام ساخت تونل همرو، بخش از سیستم نگهداری دچار آسیب شده است.
در شکل - 1 - مقطعی از تونل که آسیب دیده است نشان داده شده است. به همین دلیل در این تحقیق سعی شده است، سیستم نگهداری این تونل ارزیابی و مجدداً ضریب ایمنی آن تعیین شود. در این راستا، حساسیت سیستم نگهداری این تونل نسبت به تنش های برجا تحلیل خواهد شد. تاریخچه ای از مطالعات صورت گرفته را می توان در مراجع 1] تا [6، مشاهده کرد.
شکل : 1 آسیب به سیستم نگهداری در مقطعی از تونل همرو.
-2 پروژه تونل همرو
تونل همرو به طول 1294 متر در مسیر جاده در حال احداث سنندج - مریوان در شرق استان کردستان، در 5 کیلومتری شمال شویشه قرار گرفته است. در شکل - 2 - موقعیت جفرافیایی این تونل نشان داده شده است. همچنین در شکل - 3 - ، موقعیت تقریبی دهانه های ورودی و خروجی تونل نشان داده شده است.
شکل : 2 موقعیت جفرافیایی تونل همرو.
شکل : 3 دهانه های ورودی و خروجی تونل همرو
-3 وضعیت زمین شناسی مسیر تونل
موقعیت تونل همرو در زون سنندج - سیرجان و در نزدیکی مرز جنوب غربی آن با زون زاگرس رورانده واقع شده است. در این زون سنگ های دگرگونه با رخساره های آمفیبولیت - مانند گنیس آمفیبولیت، کیانیت شیست و مرمر - و شیست سبز وجود دارند که اغلب آن ها مربوط به پالئوزوئیک هستند. شکل - 4 - نقشه زمین شناسی منطقه را نشان می دهد. در این نقشه نحوه توزیع سازندهای زمین شناسی در اطراف ساختگاه به نمایش درآمده است.
محدوده اطراف ساختگاه تونل همرو صرف نظر از رسوبات کواترنر، رخنمون سازندهای کرتاسه بالایی تاپالئوسن - ائوسن پایینی مشاهده می شود. در این میان گسترده ترین واحد چینه شناسی تفکیک شده در منطقه که طول تونل همرو را نیز در بر می گیرد از نظر سنی مربوط به پالئوسن - ائوسن پایینی بوده و به لحاظ لیتولوژیکی متشکل از سنگ هایی از جنس شیل های ماسه ای همراه با عدسی های آهکی و سنگهای آتشفشانی می شود. نتیجه بررسی های انجام شده در ساختگاه تونل مورد مطالعه، حاکی از رخنمون و حضور پنج واحد چینه شناسی می باشد که در جدول - 1 - این واحدها معرفی شده اند
