مروری بر توزیع تنش در تونلهای دایره ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

10.22034/road.2021.211545.1879

چکیده

در این مقاله مروری برعملکرد توزیع تنش در تونلهای دایره­ای شکل ارئه گردیده است. با توجه به اینکه در خصوص نحوه توزیع تنش در اطراف تونل نظریه ها و روشهای متعدد و متنوعی وجود دارد که بعضا چالش برانگیز می باشند. این مسئله باعث گردید که مقایسه ای دقیق تر این خصوص صورت پذیرد. روش انجام پژوهش در این مقاله مبتنی بر بررسی و مقایسه روشهای متعارف در مقالات پژوهشگران در این زمینه می­باشد. نتائج حاصل از این پژوهش در جداول مقایسه­ای روشهای مختلف نشان داده شده است.  در حالت کلی، در توده­های سنگی و خاکی موجود­ در­ اعماق زمین، تنشهایی موسوم به تنشهای برجا اثر می­کنند. عامل اصلی تنشهای برجا، وزن طبقات  بالا و فعالیتهای تکتونیکی منطقه است.­ واضح است که این امر یعنی اغتشاش در ­وضعیت تنشهای برجا، فقط تا فاصله معینی از محور تونل ادامه دارد که این فاصله را شعاع تاثیر می­گویند­ و در ماورای آن، وضعیت تنشها همچنان دست نخورده باقی می­ماند. بر همین اساس کنترل و بررسی تنشهای القایی بسیار مهم خواهد بود. برای این منظور در این تحقیق پارامترهای شامل شکل و ابعاد تونل، شیوه و سرعت حفر تونل و همچنین مرحله بندی حفر اجزای مختلف مقطع (در مواردی که مقطع تونل در چند مرحله حفر می­شود) نیز در آرایش تنشهای القائی موثراند و سیستم حفاری باید به گونه­ای طراحی شود که کمترین ناپایداری را در پی داشته باشد. در این پژوهش سعی شده است با بررسی روند توزیع تنش در اثر حفر تونل و نحوه عملکرد آن تحقیقات صورت گرفته در این زمینه را به طور مختصر شرح داده و نتایج آن­ها با یکدیگر مقایسه شود. بصورت دقیق روش­های اندازه­گیری تنش­های برجا شامل شکاف هیدرولیکی و جک تخت و مغزه­گیری دوباره، بصورت عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار می­گیرند.

کلیدواژه‌ها


_ مدنی، ح.، (1393)، "تونلسازی"، تهران، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
_ هوک، بی.، (1376)، "سازه­های زیرزمینی در سنگ"، (ترجمه ا. فهیمی­فر). تهران، مکانیک خاک، وزارت راه و شهرسازی. (سال انتشار به زبان اصلی 1995).
 _ گودمن، ر.ای.، (1374)، "مکانیک سنگ"، (ترجمه م. دانش)، تهران، صنعت فولاد.
 
- علمدار، م.ر.، آزادی، م.، (1395)، "مطالعه پارامتریک اثر حفاری تونل‌های نعل اسبی بر نشست ماکزیمم سطح زمین و نیروهای داخلی پوشش تونل­"، نشریه جاده 103،
ص.152-143.
 
- جام سحر، ا. و آزادی، م.، (1397)، "بررسی اثر روانگرایی خاک‌ها بر تونل‌های دوقلو تحت‌بار هارمونیک"، نشریه جاده شماره 105، ص.94-26.
 
-Abdellah, W. R., Ali, M. A., & Yang, H. S., (2018), “Studying the effect of some parameters on the stability of shallow tunnels”, Journal of Sustainable Mining, 17(1),
pp.20-33.
 
-Bell, F., (1994), “Engineering in rock Masses. Butter worth Heinemann Ltd.
 
-Budavari, S., (1983), “Rock mechanics in Mining Practice”, The South African Institute.
-Fang, X. Q., Jin, H. X., & Wang, B. L., (2015), “Dynamic interaction of two circular lined tunnels with imperfect interfaces under cylindrical P-waves”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 79, pp.172-182.
 
-Feldgun, V. R., Karinski, Y. S., & Yankelevsky, D. Z., (2014), “The effect of an explosion in a tunnel on a neighboring buried structure”, Tunnelling and Underground Space Technology, 44, pp.42-55.
 
-Goodman, R., (1989),­“Introduction to Rock Mechanics”, John Wiley & Sons Inc.
-Kargar, A., Rahmannejad, R., Abasi, H., & Ali, M., (2015), “Investigation of stress field around circular tunnels with concrete lining using complex potential functions”, Modares Mechanical Engineering, 15(1), pp.267-276.
 
-Kouretzis, G. P., Andrianopoulos, K. I., Sloan, S. W., & Carter, J. P., (2014), “Analysis of ircular tunnels due to seismic P-wave propagation”, with emphasis on unreinforced concrete liners. Computers and Geotechnics, 55, pp.187-194.
 
-Kuesel, T. R., King, E. H., & Bickel, J. O., (2012), “Tunnel engineering handbook”, Springer Science & Business Media.
 
-Li, X., Cao, W., Tao, M., Zhou, Z., & Chen, Z., (2016), “Influence of unloading disturbance on adjacent tunnels”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 84, pp.10-24.
-Lu, A. Z., Xu, G. S., Sun, F., & Sun, W. Q., (2010), “Elasto-plastic analysis of a circular tunnel including the effect of the axial in situ stress”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 47(1),
pp.50-59.
 
-Nikadat, N., Fatehi Marji, M., Abdollahipure, A., (2015), “Numerical modelling of stress analysis around rectangular tunnels with large discontinuities (fault) by a hybridized indirect BEM. J. Cent.”, South Univ. 22,
pp.4291-4299.
 
-Nikadat, N., Marji, M. F., Rahmannejad, R., & Bafghi, A. Y., (2016), “Effect of joint spacing and joint dip on the stress distribution around tunnels using different numerical methods”, Journal of African Earth Sciences, 123, pp.193-209.
 
-Wang, H. N., Zeng, G. S., Utili, S., Jiang, M. J., & Wu, L., (2017), “Analytical solutions of stresses and displacements for deeply buried twin tunnels in viscoelastic rock”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 93, pp.13-29.
 
-Wu, X., Jiang, Y., Guan, Z., & Gong, B., (2019), “Influence of confining pressure-dependent Young’s modulus on the convergence of underground excavation”, Tunnelling and Underground Space Technology, 83, pp.135-144.
 
 
 
 
 
 
 
-Xu, M. F., Wu, S. C., Gao, Y. T., Ma, J., & Wu, Q. L., (2019), “Analytical elastic stress solution and plastic zone estimation for a pressure-relief circular tunnel using complex variable methods”, Tunnelling and Underground Space Technology, 84,
pp.381-398.
 
-Yang, J. H., Jiang, Q. H., Zhang, Q. B., & Zhao, J., (2018), “Dynamic stress adjustment and rock damage during blasting excavation in a deep-buried circular tunnel”, Tunnelling and Underground Space Technology, 71,
pp.591-604.
 
-Yi, C., Zhang, P., Johansson, D., & Nyberg, U., (2014), “Dynamic response of a circular lined tunnel with an imperfect interface subjected to cylindrical P-waves”, Computers and Geotechnics, 55, pp.165-171.
 
-Zareifard, M. R., & Fahimifar, A., (2016), “Analytical solutions for the stresses and deformations of deep tunnels in an elastic-brittle-plastic rock mass considering the damaged zone”, Tunnelling and Underground Space Technology, 58, pp.186-196.
 
-Zou, J. F., Wei, A., & Yang, T., (2018), “Elasto-plastic solution for shallow tunnel in semi-infinite space”, Applied Mathematical Modelling, 64, pp.669-687.
 
-Zou, J., & Li, S. (2015), “Theoretical solution for displacement and stress in strain-softening surrounding rock under hydraulic-mechanical coupling”, Science China Technological Sciences, 58(8), pp.1401-1413.