تحلیل و طراحی تونل در زمین های تورمی

در این تحقیق، هدف تعیین تنش ها و کرنش های تورمی ناشی از حفاری تونل در توده سنگ های تورمی است. این تحلیل در دو بخش انجام شده است، ابتدا با حل معادله ی دیفرانسیلی کرنش تورمی به روش تحلیلی، مقادیر آن برای نقاط اطراف تونل محاسبه شده است. سپس با حل عددی به روش اجزای محدود با استفاده از المان های ایزوپارامتریک q4، تنش ها و کرنش های ناشی از بارگذاری و حفاری، در محیط اطراف تونل محاسبه و با مقادیر نظیر آنها تحت اثر تورم جمع شده اند. تحلیل عددی نیز با استفاده از نرم افزار matlab انجام شده است. تغییر شکل های تورمی تابعی از زمان و سطح تنش در توده سنگ می باشند. با حل معادله ی دیفرانسیل کرنش تورم بر حسب زمان و تنش، میزان تغییر شکل تورمی به صورت تابعی از این دو متغیر به دست آمده است. این تغییر شکل ها باعث همگرایی و کاهش سطح مفید تونل می شوند. در این روش تحلیل، کرنش های تورمی در بازه های زمانی معین، از شروع حفاری تا پس از نصب حایل برای نقاط روی جداره ی تونل محاسبه شده اند و این کرنش ها با کرنش های ناشی از بارگذاری جمع شده و در نهایت با نتایج ابزار دقیق پروژه های تونل در دست اجرا مقایسه شده اند که نتایج قابل قبولی حاصل گردیده است. با این روش تحلیل می توان حداکثر تاخیر ممکن در نصب حایل را با در نظرگیری زمان خودایستایی زمین اطراف تونل به گونه ای در نظر گرفت که حداکثر رهاسازی تنش در زمین و تا حد امکان? حداقل تنش ها در حایل ایجاد شود. از یگر قابلیت های این روش تحلیل، بررسی تاثیر شکل مقطع در میزان کرنش های تورمی و نیز بررسی تاثیر حایل های انعطاف پذیر در تنش های ایجاد شده در حایل تونل در سنگ های تورمی می باشد. در انتها نیز با مدل تورمی تعمیم یافته، اثر شکل مقطع در میزان تنش ها و کرنش های تورمی و همچنین اثر آن بر روی ناحیه ی تورمی کف تونل بررسی شده است.