بررسی تأثیر میزان و نوع پرشدگی پشت قطعات پیش ساخته بتنی بر بار وارد بر آنها با استفاده از مدلسازی عددی (مورد مطالعاتی: تونل انتقال آب نوسود)

توسعه روزافزون کشور در بخش های مختلف اعم از حمل و نقل عمومی شهری، ترابری بین شهری و شبکه های جمع آوری و انتقال آب و فاضلاب، نیاز به احداث تونل های جدید را در کشور ضروری می سازد. طی سال های اخیر، حفاری مکانیزه تونل ها با دستگاه tbm با توجه به بالا بودن سرعت اجرا و کیفیت مطلوب آن به عنوان یک گزینه برای حفر تونل تلقی می شود. از مهم ترین مزایای حفاری مکانیزه اجرای نگهداری دائم با استفاده از قطعات پیش ساخته بتن آرمه بنام سگمنت می باشد. این قطعات هم زمان با عملیات حفاری در پشت سپر انتهایی نصب شده و با ادامه عملیات حفاری و پیشروی دستگاه به منظور توزیع یکنواخت بار وارده از سازند روی پوشش بتنی، فاصله خالی بین این قطعات و توده سنگ دربرگیرنده با تزریق شن نخودی (pea gravel) و دوغاب از طریق حفره های تعبیه شده پر می شود. تجارب اجرایی به خصوص در پروژه حفاری مکانیزه نشان دهنده این موضوع بوده است که پر شدن کامل پشت پوشش بتنی از شن نخودی، امکان پذیر نیست. ریزش های موضعی اتفاق افتاده در دیواره و سقف تونل، صعوبت تزریق شن نخودی در سگمنت سقف، نشست و متراکم شدن آن در اثر لرزش های ناشی از عبور قطار حمل مصالح و همچنین نشت دوغاب سیمان و غیره را می توان بعضی از دلایل عدم پر شدگی کامل دانست. پر نشدن فضای خالی پشت سگمنت (تزریق تماسی نامناسب) ممکن است منجر به تمرکز تنش در پوشش بتنی شده و ناپایداری سازه را در پی داشته باشد. در این مطالعه تأثیر میزان و نوع پرشدگی بر بار وارد بر پوشش بتنی بررسی شد. برای بررسی تأثیر میزان پرشدگی بر بار وارد بر پوشش بتنی 6 وضعیت پرشدگی مختلف در نظر گرفته شده است که عبارتند از: وضعیت های پرشدگی 0%، 50%، 70%، 90%، سقف خالی و پرشدگی کامل. نتایج به دو صورت کیفی و کمی بررسی شد. بررسی کیفی نتایج نشان داد که تغییر درجه پرشدگی باعث تغییر در الگوی جابجایی های توده سنگ و پوشش بتنی، تغییر الگوی تغییرشکل پوشش بتنی، تغییر ابعاد ناحیه پلاستیک اطراف تونل و همچنین باعث تغییر مکان حداکثر نیروی محوری و حداکثر ممان خمشی در پوشش بتنی می شود. ارزیابی کمی نتایج نیز نشان داد که کاهش درجه پرشدگی باعث افزایش تنش طراحی در پوشش بتنی می شود به طوری که تنش طراحی برای مقطع 3000 تونل انتقال آب نوسود در وضعیت پرشدگی 0% از نوع کششی و برابر با 7/12 مگاپاسکال و در وضعیت پرشدگی کامل از نوع فشاری و برابر 6/8 مگاپاسکال می باشد. همچنین در این پایان نامه تأثیر خواص مکانیکی مدول الاستیسیته، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی مخلوط شن نخودی و دوغاب تزریق شده بر نیروهای محوری و ممان های خمشی ایجاد شده در پوشش بتنی تونل نوسود مورد بررسی قرار گرفت.