دانشگاه صنعتی شاهرود و انجمن تونل ایران مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی 2322-3111 1 1 2012 09 22 Analysis of Underwater Tunnels Considering Strain-Softening Behavior in Plastic Zone تحلیل تونل‌های زیر سطح آب زیرزمینی با در نظر گرفتن رفتار نرم کرنشی در ناحیه‌ی پلاستیک 13 28 118 10.22044/tuse.2013.118 FA احمد فهیمی‌فر استاد؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران و محیط زیست؛ دانشگاه صنعتی امیرکبیر حامد قدمی دانش‌آموخته‌ی کارشناسی ارشد مهندسی عمران؛ گرایش ژئوتکنیک؛ دانشگاه تفرش؛ کارشناس شرکت آب منطقه‌ای البرز مسعود احمدوند دانش‌آموخته‌ی کارشناسی ارشد مهندسی عمران؛ گرایش ژئوتکنیک؛ دانشگاه تفرش؛ کارشناس شرکت مهندسی مشاور طاها آروین عبدالمالکی دانشجوی دکترای تخصصی؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران؛ دانشگاه تبریز Journal Article 2012 10 21 In this paper, an elasto-plastic analytical-numerical method for the analysis of underwater tunnels is proposed. Seepage flow and secondary permeability of the rock mass due to the mechanical-hydraulic coupling are taken into accounts for plastic zone. Meanwhile, a modified accurate seepage model is used for elastic zone. As the analytical equations do not have closed form solutions, a computer program has been presented to obtain the solutions.   Introduction When a tunnel is excavated below groundwater table, groundwater flows into the tunnel and seepage forces act on the tunnel walls. Any element of rock mass is loaded on all sides by the seepage forces as body forces. Fractures and pores cause the permeability of the rock mass to be deformed by these forces. Therefore, the permeability of the rock mass around the pressure tunnels will be modified by the excavation and installation of lining. This change in permeability in turn affects the seepage flow and forces. This mechanical-hydraulic coupling is rarely considered in the analysis of underwater tunnels.   Methodology and Approaches A new numerical procedure, using the finite difference method, is proposed for calculating the distribution of stresses, radial displacements and pore pressures around a circular tunnel excavated in a rock mass with strain-softening behavior. For estimation of rock mass strength, the Hoek-Brown model is applied. The stepwise procedure proposed by Brown & Bray (1982) is modified by including the effects of elastic strain increments. For the strain-softening behavior, it is assumed that all the strength parameters are a linear function of deviatoric plastic strain, which is different from the function used by Brown-Bray. The accuracy and practical application of proposed procedure have been shown through some examples.   Results and Conclusions The results and findings have indicated the effects of dilatancy angle, deviatoric plastic strain as the factor of strain-softening, elastic strain increments and condition of groundwater. It can be observed that both elasto-plastic radius and convergence of the tunnel before installation of lining have been increased by raising the groundwater level. Meanwhile, variations of dilatancy angle have also a significant effect on ground response curve and elasto-plastic radius. در این مقاله تونل‌های زیر سطح آب زیرزمینی در شرایط تقارن محوری و کرنش صفحه‌ای بررسی و با استفاده از روش عددی تفاضل محدود، روشی نوین برای محاسبه‌ی توزیع فشار آب حفره‌ای، تنش و کرنش در اطراف تونل دایروی حفر شده در سنگ پیشنهاد شده است. در این روش، توده‌سنگ اطراف تونل به صورت الاستوپلاستیک با مدل نرم‌کرنشی در نظر گرفته شده است. با توسعه‌ی مدل‌های پیشین در مدل جدید ارایه شده، تاثیرات نمو کرنش الاستیک در ناحیه‌ی پلاستیک و زاویه‌ی اتساع توده‌سنگ نیز لحاظ شده است. علاوه بر این موارد، جریان تراوش و نفوذپذیری ثانویه‌ی توده‌سنگ به سبب وجود کوپل هیدرومکانیکی در ناحیه‌ی پلاستیک نیز در نظر گرفته شده است. این مدل، توزیع فشار آب حفره‌ای در ناحیه‌ی الاستیک در تمام جهات اطراف تونل را به صورت دقیق‌تری نسبت سایر مدل‌ها محاسبه می‌کند. از آنجایی که معادلات حاکم، حل بسته نخواهد داشت، برنامه‌ای کامپیوتری بر مبنای این مدل، نوشته شده و دقت و کاربرد عملی آن با چندین مثال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده تاثیرات زاویه‌ی اتساع، نمو کرنش الاستیک در ناحیه‌ی پلاستیک و شرایط آب زیرزمینی را به خوبی نشان می‌دهند. https://tuse.shahroodut.ac.ir/article_118_323ffc92be38620a839db62335ad2394.pdf