سنگ دوزهای تزریقی از بهترین سیستم های نگهداری در پایدارسازی تونل می باشند. مکانیزم عملکردی آنها بعنوان سیستم نگهداری، تقویت بافت درونی و افزایش خواص مقاومتی توده سنگ شکسته از طریق مسلح کردن آن می باشد. بنابراین مفاهیم اندکنش سنگ -حایل که برای طراحی سیستم های حایل نظیر پوشش های بتونی، مجموعه های فولادی و سنگ دوزهای غیر تزریقی استفاده می شود را نمی توان برای سنگ دوزهای تزریقی بکار برد و منحنی پاسخ زمین و خط حایل را مستقل از هم رسم کرد. در این پایان نامه ، روش تحلیلی که توسط فهیمی فر و بر اساس مفاهیم اندرکنش سنگ - حایل و با فرض مدل های رفتاری الاستو پلاستیک شکننده و نرم شوندگی کرنش برای توده سنگ تحت معیار مقاومتی هوک - براون، برای بررسی رفتار سنگ دوزهای تزریقی غیر فعال ارایه شده، مطالعه می گردد و سپس تأثیر سختی مجموعه انتهایی سنگ دوز و فاصله سینه کار تا مقطع سنگ دوز شده به مدل افزوده می شود تا این مدل تحلیلی اصلاح و کاملتر شود. سپس با تکیه بر همین مدل، روش تحلیلی متقارنی برای تحلیل رتفار سنگ دوزهای تزریقی با توده سنگ ارایه می شود. با استفاده از این مدل ها، محاسبات مربوط به منحنی پاسخ زمین برای توده سنگ مسلح اطراف تونل دایروی که در توده سنگ همسان و همگن تحت تنش هیدروستاتیک قرار دارد، انجام شده و منحنی مربوطه رسم می گردد تا تأثیر و کارایی هر یک از این سیستم ها در پایدارسازی و کنترل همگرایی تونل و گسترش ناحیه پلاستیک مشخص شود. مدل های تحلیلی فوق : تأثیر تغییر فاصله بندی بولت ها از هم، افزایش سطح مقطع سنگ دوز، سختی صفحه و مجموعه انتهایی سنگ دوز و میزان پیش تنیده کردن سنگ دوز را در نحوه عملکرد سنگ دوزها و در رسم منحنی پاسخ زمین در نظر می گیرند. با استفاده از این مدل ها سختی این سیستم های نگهداری نیز حساب می شود. در انتها، به کمک مدل های تحلیلی مثالهایی حل شده و مقایسه نتایج کمی این مثالها با حل عددی نرم افزار flac و نتایج هوک و براون شاهدی بر صحت و کارآمدی این مدل ها است. همچنین نتایج حاصل از این مثالها نیز نشان می دهند که سنگ دوزهای تزریقی بخوبی همگرایی تونل و گسترش ناحیه پلاستیک توده سنگ را مهار کرده و کاهش فاصله بندی و پیش تنیده کردن سنگ دوز مهمترین فاکتورهای افزایش سختی این سیستم نگهداری در کنترل همگرایی تونل به حد مجاز است.

هدف اساسی طراحی سیستم نگهداری تقویت مقاومت ذاتی توده سنگ است تا خود را حفظ و نگهداری کند امروزه تحلیل پایداری تونل ها و طراحی سیستم های نگهداری نظیر مجموعه های فولادی، شاتکریت و سنگ دوزها با استفاده از مفاهیم اندرکنش سنگ و سیستم نگهداری انجام می پذیرد. در شرایط بارگذاری متقارن و استفاده از سیستم نگهداری شاتکریت تغییر شکل و فشار وارده بر دیواره تونل یکنواخت است که تحلیل و طراحی آن با استفاده از روابط پیچیده هوک براون انجام می گیرد که در صورتی که از سیستم نگهداری دو گانه شامل سنگ دوز و شاتکریت استفاده شود؛ باعث می شود که مجموعه سنگ دوز به عنوان یک تکیه گاه برای شاتکریت عمل کند و در لایه شاتکریت ممان خمشی ایجاد شود و فشار وارده بر دیواره تونل غیر یکنواخت گردد. همچنین تغییر شکل غیر یکنواخت دیواره تونل موجب می شود تا فشار غیر یکنواختی از لایه شاتکریت بر دیواره تونل وارد شود که همین امر موجب اعمال ممان خمشی بیشتر به لایه شاتکریت می شود. توضیح بیشتر اینکه فشار شعاعی یکنواخت بر محیط خارجی تنش برشی و ممان خمشی در آن ایجاد نمی کند که در نهایت تحلیل و طراحی با استفاده از نرم افزار phase2 انجام می پذیرد. تاکنون هیچ روشی برای محاسبه ضخامت لایه شاتکریت در سیستم دوگانه در حالت های شرایط سنگ متفاوت ارائه نشده است. بنابراین درصورت استفاده از یک سیستم، طراحی لایه شاتکریت بر اساس روابط تحلیلی موجود غیر دقیق بوده و ضریب ایمنی آن کم تر است.

یکی از مسائل مهم و اجتناب ناپذیر در طراحی و احداث ساز ه های عمرانی، تعیین مقدار و چگونگی نشست پی سازه در اثر فشردگی لایه های گوناگون خاک است. نشست ناشی ازتحکیم لایه های خاک، به دلیل ماهیت تدریجی و طولانی مدت آن، خطری بالقوه برای اکثر سازه های بنا شده برخاک های تحکیم پذیر محسوب می شود. بنابراین تعیین پارامترهای تحکیمی خاک برای برآورد نشست تحکیمی امری بسیار مهم در مهندسی ژئوتکنیک می باشد. برای شناسایی خصوصیات تحکیمی خاک ها در آزمایشگاه، اغلب از دستگاه ادومتر استفاده می شود اما محدودیت های ناشی از آن باعث می گردد که در بسیاری از موارد تعیین پارامترهای تحکیمی ممکن نباشد. همچنین امکان انجام آزمایش تحکیم با استفاده از دستگاه ادومتر برای خاکهای درشت دانه و یا خاکهای غیر یکنواخت فراهم نبوده و دستگاه تحکیم هیدرولیکی با رفع این محدودیت، امکان کنترل مسیرهای زهکشی و ثبت فشار منفذی نمونه خاک را نیز در حین عمل تحکیم، فراهم می کند. در تحقیق حاضر، با انجام آژمایشات متعدد بر روی نمونه خاک های درشت دانه رس دار اصلاح شده به روش حذفی و جایگزینی در دستگاه ادومتر و خاک اصلی در دستگاه تحکیم هیدرولیکی، به بررسی و مقایسه نتایج حاصل از این دو دستگاه پرداخته شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که اصلاح دانه بندی، باعث افزایش شاخص فشردگی ، شاخص فشردگی مجدد، ضریب فشردگی حجمی و کاهش ضریب تحکیم و فشار بیش تحکیمی می شود. با مقایسه دو روش اصلاح دانه بندی نیز می توان گفت، در اکثر موارد پارامتر های تحکیمی حاصل از خاک اصلاح شده به روش جایگزینی، مطابقت بیشتری با خاک اصلی داشته و استفاده از آن برای رسیدن به پارامتر های تحکیمی خاک درشت دانه رس دار، مناسب تر است. و فقط درمسائلی که خصوصیات تورمی خاک برای ما مد نظر باشد، استفاده از روش حذفی برای اصلاح دانه بندی خاک های درشت دانه رس دار توصیه می شود.