تاثیر بارگذاری استاتیکی و شبه استاتیکی روباره بر جابجایی دیواره‌ی تونل

نوع مقاله: یادداشت فنی

نویسندگان

1 دانشکده‌ فنی مهندسی، دانشگاه رازی

2 دانشکده‌ مهندسی، دانشگاه شیراز

3 دانشجوی دکتری ژئوتکنیک؛ دانشکده‌ فنی مهندسی، دانشگاه رازی

4 دانش آموخته دکتری ژئوتکنیک؛ دانشکده‌ فنی مهندسی، دانشگاه رازی

10.22044/tuse.2020.9331.1388

چکیده

ارتفاع روباره تونل، تاثیر قابل توجهی در پایداری و یا ناپایداری تونل‌های سطحی دارد. در این پژوهش تاثیر ارتفاع روباره‌ی تونل سطحی در سنگ‌های مقاوم در حالت استاتیکی و شبه استاتیکی مورد بررسی قرار می‌گیرد. تحلیل تنش-کرنش برای تونل‌های سطحی در سنگ‌های مقاوم و در حالت شبه استاتیکی با استفاده از روش تفاضل محدود موضوع جدیدی است که در این مقاله مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. با توجه به زلزله خیز بودن کشور ایران، تحلیل شبه استاتیکی تونل‌ها به جای تحلیل استاتیکی، ضرورت دارد؛ و در این مقاله نتایج به دست آمده از تحلیل شبه استاتیکی نسبت به تحلیل استاتیکی قابل تأمل می‌باشد. با توجه به سطحی بودن تونل، تراز آب زیرزمینی پایین‌تر از کف تونل در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل استاتیکی علاوه بر روش تفاضل محدود (FLAC2D) به کمک روش اجزای محدود (PLAXIS2D) نیز مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج حاصل شده از هر دو روش از نزدیکی و تطابق قابل قبولی برخوردار می‌باشند. تغییر مکان افقی در کناره تونل در حالت شبه استاتیک در حدود 5 برابر تحلیل استاتیک بدست آمده است و تغییر مکان‌ قائم در تاج تونل در دو حالت استاتیکی و شبه استاتیکی تقریباً به یکدیگر نزدیکند. علت این نتایج را می‌توان اینچنین توجیه کرد که شتاب افقیِ اعمال شده به تونل، تغییر مکان افقی کناره‌های تونل را تحت تاثیر خود قرار داده است و این شتاب افقی در تغییر مکانِ قائم تونل تاثیر قابل توجهی نداشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Static and Pseudo-Static analysis of overburden height effects on tunnel deformation

نویسندگان [English]

  • M. Hajiazizi 1
  • M. Mosallanezhad 2
  • M. Nasiri 3
  • Y. Shamse Maleki 4
1 Razi University
2 Shiraz University
3 Razi University
4 Razi University
چکیده [English]

The tunnel overburden height has considerable effect on stability or instability of surface tunnels. In this research, effects of overburden surface tunnel in strong rocks in both static and pseudo-static states investigated. In this paper, the results of pseudo-static analysis comparing to static state analysis are outstanding. Due to superficiality of tunnel, the water table line considered lower than tunnel bottom. The static analysis performed by Finite Element Method (FEM) and Finite Difference Method (FDM) and both results are close and acceptable. Results of static analysis indicated that by increasing in overburden height, horizontal displacement in sidewalls of tunnel and vertical deformation of tunnel crest would decrease. The stress amounts in sidewalls and crest of tunnel in pseudo-static state are higher than static condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tunnel
  • Stress-Strain
  • Numerical methods
  • Pseudo-Static Analysis
  • Overburden Height
Ajalloeian, R., Moghaddam, B., & Azimian, A. (2017). Prediction of rock mass squeezing of T4 tunnel in Iran. Geotechnical and Geological Engineering, 35(2), 747-763.

Barton, N., Lien, R., & Lunde, J. (1974). Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support (NGI Publication No. 106, p.48). Oslo: Norwegian Geotechnical Institute.

Cecil, O. S. (1970). Correlation of rock bolt-Shotcrete support and rock quality parameters in Scandinavian tunnels. (p. 414). Ph.D. Thesis. Urbana: University of Illinois.

Chambon, P., & Corté, J. F. (1994). Shallow tunnels in cohesionless soil: stability of tunnel face. Journal of Geotechnical Engineering, 120(7), 1148–1165.

Daemen, J. J. K. (1975). Tunnel Support Loading Caused by Rock Failure. Ph.D. Thesis. Minneapolis, MN: University of Minnesota.

Fatemi Aghda, S. M. Ganjalipour, K., & Esmaeil Zade, M. (2016). Comparison of squeezing prediction methods: A case study on Nowaoud tunnel. Geotechnical and Geological Engineering, 34(5), 1487-1512.

Goel, R. K., Jethwa, J. L., & Dhar, B. B. (1996). “Effect of tunnel size on support pressure. Technical Note. Int. J. of Rock Mechanics and Mining Sciences-Geomechanics Abstract, 33(7), 749-755.

Goel, R. K., Jethwa, J. L., & Paithankar, A. G. (1995). Indian experiences with Q and RMR systems. Tunneling and Underground Space Technology, 10(1), 97-109.

Hajiazizi, M., & Hashemi, M. (2017). Predicting three-dimensional displacement around the tunnel and its impact on the value of Q-system. International Journal of Mining and Geo-Engineering, 51(2), 133-138.

Han, L., Ye, G. L., Chen, J. J., Xia, X. H., & Wang, J. H. (2017) Pressures on the lining of a large shield tunnel with a small overburden: A case study. Tunneling and Underground Space Technology, 64, 1-9.

Hoek, E., & Brown, E. T. (1980). Underground excavations in rock. (p.527) Institution of Mining and Metallurgy. London: Maney Publishing.

Jalali, M., & Beik, P. (2018). Analysis of lining load of mechanized tunnels - A case study of Zayanderood dam to Kashan water conveyance tunnel. Tunneling & Underground Space Engineering, 6(2), pp. 19-36.

Jethwa, J. L. (1981). Evaluation of rock pressure under squeezing rock condition for tunnels in Himalayas. (p. 272) Ph.D. Thesis. Uttarakhand, India: IIT Roorkee.

McCutchin, W. R. (1982). Some elements of a theory of in situ stresses. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences-Geomechanics Abstracts, 19(4), 201-203.

Rezaei, A., kateb, H., Ahmadi Adli, M. (2018). Evaluation of Mechanized Tunnels Lining Loads by Application of Physical Modelling. Tunneling & Underground Space Engineering, 6(2), pp. 49-66.

Sengupta, S. (1998). Influence of geological structures on in situ stresses. Ph.D. Thesis, P. 275. Department of Civil Engineering, IIT, Uttarakhand, India.

Singh, B., Jethwa, J. L., & Dude A. K. (1992). Correlation between observed support pressure and rock mass quality. Tunneling and Underground Space Technology, No. 7, 59-75.

Singh, B. & Goel, R. K. )2011(. Engineering Rock Mass Classification. Elsevier, UAS.

Singh, M., Viladkar, M. N., & Samadhiya, N. K. (2017) Seismic analysis of Delhi Metro underground tunnels. Indian Geotechnical Journal, 47(1), 67-83.

Sheorey, P. R., Mohan, G. M., & Sinha, A. (2001). Influence of elastic constants on the horizontal in situ stress. Technical Note. In. J. of Rock Mech. and Mining Sciences,No. 38, 1211-1216.

Soubra, A. H., Dias, D., & Emeriault, F. (2008). Three-dimensional face stability analysis of circular tunnels by a kinematical approach. Proceedings of GeoCongress, Characterization, Monitoring and Modelling of Geosystems, New Orleans, 9–12.

Stephansson, O. (1993). Rock stress in the Fennoscandian Shield. In Comprehensive rock engineering (V. 3, Chap. 17, pp.445-459). New York: Pergamon.

Terzaghi, K. (1946). Introduction to tunnel geology. In R.V. Proctor & T. L. White (Eds.), Rock tunneling with steel supports (p. 271). Youngstown, OH: Commercial Shearing & Stamping Co.

Verman, M. K. (1993). Rock mass-tunnel support interaction analysis. (p. 258). Ph.D. Thesis. Uttarakhand, India: IIT Roorkee.

Zarei, H., Shahriar, K., Moarefvand, P., & Ahmadi, M. (2015). Prediction of tunnels support system loads using analytical and numerical methods. Tunneling & Underground Space Engineering, 4(2), pp. 11-27.