بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله، پایداری و طراحی سیستم نگهداری مورد نیاز را بر اساس شرایط موجود در تونل متروی کرج، با استفاده از نرمافزار Roc Support مورد مطالعه قرار میدهد. با معلوم بودن مشخصات هندسی تونل و ویژگیهای ژئومکانیکی مواد، پارامترهای شعاع زون پلاستیک، جابجایی دیوارهها، همگرایی و فشار بحرانی نگهداری به دست آمده و نمودارهای عکسالعمل زمین رسم شدهاند.
برای طراحی سیستم نگهداری اولّیه، گزینههای مختلفی شامل بولت، شاتکریت و قابهای فلزی به نرمافزار داده شده و در هر مورد، نتایج مورد بررسی قرار گرفتهاند. با ارزیابی خروجیهای نرمافزار و تحلیل ضریب ایمنی نگهداری، سیستم نگهداری نهایی جهت استفاده در تونل پیشنهاد شده است. برای تحلیلی معقولانهتر، این بررسی با ردهبندی RMR نیز انجام شده و نتایج آن، با نتایج نرمافزار مقایسه شدهاند.
.1 مقدمه
یکی از مهّمترین مشکلاتی که به هنگام حفر تونل در زمینهای سست وجود دارد، رها شدن یا تنشزدایی زمینهای بالایی بخش حفاری شده میباشد که ممکن است ریزش کرده و محل حفاری را پر نمایند . امکان وقوع این پدیده در صورت وجود آبهای زیرزمینی بیشتر شده و اگر تحت کنترل قرار نگیرد، خطرات زیادی را در بر خواهد داشت. در اجرای این تونلها، سه مسئله حفاری، نگهداری اولیه و کنترل آب در ارتباط بسیار نزدیکی با یکدیگر هستند. در اینجا تحلیل خط 2 تونل قطار شهری کرج، مد نظر قرار گرفته و تمرکز مقاله عمدتا" بر تحلیل پایداری تونل متروی کرج با استفاده از نرمافزار Roc Support خواهد بود. این نرمافزار به صورت تخصصی به حل مسائل مکانیک سنگ، سیستمهای پایداری تونلها و آنالیز تنش میپردازد.
.2 آشنایی با تونل مترو کرج
با توجّه به نقشههای توپوگرافی موجود، محدوده احداث خط مترو کرج حدودا" در تراز ارتفاعی 1305 متر از سطح دریای آزاد قرار میگیرد. در محدوده پروژه مورد نظر، تعداد 40 گمانه ماشینی و 18 گمانه دستی تا عمق حداکثر 30 متر از سطح زمین حفر شده است. بر اساس نتایج آزمایشهای انجام شده بر روی نمونههای حاصل از حفر گمانهها، این رسوبات، اغلب از خاک درشت دانه شن و ماسهای SM - SC GM - GC - GW - GP - طبق طبقهبندی متحد - تشکیل شدهاند. بررسیهای به عمل آمده از طریق گمانه نیز موید شرایط نسبتا" خوب آبرفتهای درشت دانه میباشد
.3 چگونگی حفر تونل متروکرج
سازه تونل، حلقهای بیضوی است از بتن مسلح، به عرض حدود 8/4 متر و ارتفاع 7/8 متر که در عمق حدود 14 تا 20 متری از سطح زمین طبیعی قرار دارد. طول هر کدام از ایستگاهها 160 متر است. در ضمن حفاری و اجرای تونل، روش جدید اتریشی NATM در دو مرحله حفاری در بخش فوقانی و تحتانی تعیین شده است. پوشش نهایی تونل قطار شهری کرج، از بتن مسلح درجاریز به ضخامت 35 سانتیمتر تشکیل شده است. عرض داخلی تونل 8/4 متر و ابعاد حفاری آن حدود 10 متر میباشد. حفاری تونل در دو مرحله نیم مقطع فوقانی و نیم مقطع تحتانی صورت میگیرد
ابتدا حفاری در نیم مقطع فوقانی و در تمام طول تونل انجام شده و حلقههای فولادی بلافاصله نصب و با 4 قشر شاتکریت به ضخامتهای 3 ، 5 ، 10 و 15 سانتیمتر بر اساس تشخیص دستگاه نظارت، پوشش موقت تونل اجرا میشود. پس از اتمام حفاری نیم مقطع فوقانی، حفاری نیم مقطع تحتانی آغاز و همراه با پیشرفت حفاری، پوشش موقت تونل اجرا و سپس عایقکاری بر روی شاتکریت انجام شده و آرماتوربندی و قالببندی مقطع در کف صورت گرفته و بتن در کف ریخته میشود. وزن مخصوص خاکهای فوقانی 1,95 gr/cm3 میباشد
.4 بررسی پایداری تونل مترو
بخش تحت مطالعه در این مقاله، دارای 22 متر عمق از سطح زمین بوده و وزن مخصوص خاکهای فوقانی برابر 1,95 gr/cm3 میباشد. سنگها عمدتا" از جنس توف بوده و دارای درزهداری متوسط میباشند. قطر تونل نیز در هنگام حفاری، 9 متر در نظر گرفته میشود. مشخصات خاک و تونل مترو کرج در جدول 1 مشاهده میشود.
جدول 1 مشخصات ژئوتکنیکی خاکها و ویژگیهای هندسی تونل مترو کرج .[3]
با وارد نمودن این دادهها، اطلاعات خروجی نرمافزار در حالت بدون نگهداری، به شرح جدول 2 خواهند بود.
جدول 2 اطلاعات خروجی نرمافزار در حالت بدون نگهداری
در این حالت، نمودار همگرایی - عکسالعمل زمین - را نیز میتوان رسم نمود - شکل . - 1 در این حالت، چون هنوز نگهداری نصب نشده است، پس فشار درونی تونل معادل صفر بوده و همگرایی ماکزیمم مقدار خود را خواهد داشت. مطابق شکل 1، میزان همگرایی تونل 2.057067 درصد و میزان جابجایی دیواره تونل برابر 92.568013 میلیمتر است. نمودار جابجایی دیواره تونل نیز در شکل 2 مشاهده میگردد.
شکل 1 نمودار همگرایی در تونل متروی کرج
