در این پایان نامه باتکیه بر رفتار هیدرومکانیکی درزها، روشی جهت تخمین نرخ تراوش آب زیرزمینی به درون تونل ها ارایه شده است. هنگام حفاری میزان فشار آب حفره ای دچار یک افت ناگهانی در اطراف تونل می گردد که این افت فشار آب حفره ای باعث افزایش تنش موثر نرمال درزها می شود. افزایش تنش موثر نرمال سبب کاهش بازشدگی درزها و به دنبال آن? کاهش نفوذپذیری آنها می گردد. بدین ترتیب میزان نشت آب به تونل کاهش می باد که در این مطالعه سعی شده مقدار نشت آب به طور صحیح تعیین گردد. تغییرات ذکر شده در بند قبل در یک ناحیه ی حلقوی در اطراف تونل روی می دهد. رفتار این ناحیه حلقوی با نفوذپذیری کاهش یافته مشابه با رفتار یک حایل نیمه نفوذپذیر می باشد. در روش های تحلیلی رایج که اثر این ناحیه در نظر گرفته نمی شود، نتایج بیش از مقادیر واقعی نشت می باشد. روش پیشنهادی این مطالعه به صورت یک فلوچارت ارایه شده است و در نهایت میزان تراوش آب با استفاده از روش عددی اجزای مجزا در قالب نرم افزار udec نیز محاسبه گشته تا با مقایسه نتایج میزان صحت روش پیشنهادی، معلوم شود. نرخ تراوش آب زیرزمینی به یک تونل وابسته به عوامل مختلفی از قبیل عمق تونل، جنس توده سنگ، خصوصیات درزهای توده سنگ، وضعیت آب زیرزمینی و ... می باشد. در انتها اثر برخی از این عوامل از قبیل عمق تونل، سختی درزها و بازشدگی اولیه ی آنها بر روی میزان نشت آب به تونل ها با استفاده از نرم افزار udec مورد بررسی قرار گرفته است.

تحلیل پایداری تونلها و تعیین سیستم نگهداری جزء اصلی ترین و مهمترین مسائل در رابطه با حفاری تونل می باشد. لذا در نظر گرفتن یک سیستم نگهداری مناسب با توجه به کاربری مادام العمر تونل های راه آهن اجتناب ناپذیر است. نظر به اینکه تونل شماره 16 راه آهن میانه - اردبیل در رسوبات آبرفتی حفر شده است بدون سیستم نگهداری نا پایدار می باشد. در منطقه، آزمایش برجا جهت تعیین تنش و مدول الاستیسیته انجام نشده است لذا از تکنیک تحلیل برگشتی جهت تعیین نسبت تنش افقی به قائم (k) و مدول الاستیسیته توده سنگ (e) استفاده می گردد. همچنین بدلیل انجام نشدن آزمایشهای آزمایشگاهی، از مصالح در بر گیرنده تونل نمونه برداری شده و با انجام این آزمایش ها خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مصالح تعیین می گردد. در نهایت با استفاده از نرم افزار flac سیستم نگهداری مناسب طراحی می گردد. نتایج تحلیل نشان می دهد: 1) پارامتر مدول الاستیسیته مصالح در برگیرنده تونل(e) ?برابر با 108*5/4 نیوتن بر متر مربع می باشد. 2) نسبت تنش افقی به قائم (k)، برابر با 74/1 است. 3) سیستم نگهداری تعیین شده جهت رفع مشکل نگهداری تونل عبارت است از قاب فولادی ipe 140 به فواصل نیم متری از هم به همراه شاتکریت به ضخامت 15سانتیمتر. کلمات کلیدی : سیستم نگهداری _ ابزاربندی _ تونل سازی _ راه آهن