مطالعه عددی تاثیر پیش برش مکانیکی و بولت فایبرگلاس در عبور تونل البرز از زون گسل خورده کندوان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن دانشگاه تهران

2 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه تهران

3 شرکت بزرگراه تهران-شمال

چکیده

یکی از مهم‌ترین مسائلی که در زمان حفر تونل­‌ها در زمین­‌های ضعیف و دارای شرایط سخت مورد توجه قرار می­‌گیرد، ایجاد پایداری مناسب و جلوگیری از وقوع گسیختگی‌­ها و ریزش‌­ها در سینه­‌کار و تاج تونل است. به همین منظور در زمین­‌های سست و دارای خصوصیات مکانیکی ضعیف به منظور تنظیم صلبیت و استحکام جبه‌ه­کار پیشروی و به موجب آن ایجاد شرایط مناسب برای کنترل کامل تغییرشکل زمین و در نتیجه در مرحله آخر برای تحکیم کامل تونل در دوره‌­های بلند و کوتاه مدت، استفاده از روش‌­های پیش­‌تحکیمی اجتناب ناپذیر است. از روش‌های موثر در این زمینه می‌­توان به استفاده از روش پیش‌­برش مکانیکی و بولت­‌های فایبرگلاس اشاره نمود. علی‌­رغم تحلیل­‌ها و بررسی­‌های مختلفی که پیرامون این دو روش صورت پذیرفته است، یک بررسی جامع به منظور مقایسه و تحلیل این روش­‌ها برای مشخص شدن تاثیر هر یک از روش­ها در شرایط ژئومکانیکی ثابت انجام نگرفته است. به منظور ارزیابی این روش‌­ها در یک شرایط ژئومکانیکی مشخص به بررسی عددی این روش­‌ها با استفاده از نرم‌­افزار FLAC3D برای عبور تونل البرز از زون گسل­‌خورده کندوان، پرداخته شده است. نتایج این تحقیق نشان می‌­دهد که پیش­برش مکانیکی به همراه بولت­های فایبرگلاس به میزان قابل توجهی موجب کاهش ناحیه پلاستیک اطراف و جبهه‌­کار تونل و در نتیجه کاهش جابجایی­‌های تاج، دیواره و جبهه­‌کار تونل می­‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A numerical study on the effect of mechanical precutting and fiber glass bolts in Alborz tunnel passing through Kandovan fault

نویسندگان [English]

  • Arash Nozari 1
  • Mohammad Hossein Khosravi 2
  • Mojtaba Askari 3
چکیده [English]

One of the most important problems during the tunnel construction in weak grounds with difficult condition is to provide efficient support and prevent from failures and deformations in tunnel crown and face. In order to regulate the rigidity of the advance core and thereby to create the appropriate conditions for complete control of the deformation response of the grounds having poor mechanical strengths, and therefore, in the final analysis, for complete stabilization of the tunnel in the long and short term, the use of pre-confinement methods is unavoidable. In this study, the application of some pre-confinement methods for stabilizing the Alborz tunnel passing the Kandovan fault has been investigated by means of numerical modeling. It has been concluded that a combination of mechanical precutting and fiber glass face bolts could effectively improve the stability of the tunnel along the weak fault.
 
Introduction
Ground improvement techniques to overcome difficulties of tunnel excavation in the past decade have considerably been developed and the use of these techniques is consistent with development in technology. Advances in electronics and mechanical engineering have led to the ability of excavating a tunnel under complicated geological structure and to have confidence in a safe and affordable condition. In order to create the right conditions for complete control of the deformation response of the grounds having poor mechanical strengths, and therefore, for complete stabilization of the tunnel in the long and short term, the use of pre-confinement methods is unavoidable.
 
Methodology and Approaches
The finite difference based numerical modeling tool FLAC3D was used in this study to model the process of support in Alborz tunnel passing through Kandovan fault. Mechanical precutting as one of the effective pre-confinement methods is used in this study. Furthermore, the effect of fiber glass bolts on the tunnel stability has been investigated independently and also in combination with mechanical precutting method.
 
Results and Conclusions
Based on the results of this study, the mechanical precutting in combination with fiber glass face bolts can successfully reduce the plastic zones around the tunnel and its face, resulting is a more stable ground for tunneling. Therefore, the combination of precutting and fiber glass face bolts is recommended for pre-confinement of Alborz tunnel passing through Kandovan fault.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alborz Tunnel
  • Kandovan Fault
  • Mechanical Precutting
  • Fiber Glass Bolt
  • Numerical Modeling