برآورد نیروهای داخلی سیستم نگهداری تونل ها با استفاده از روش های تحلیلی و عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه امیرکبیر

چکیده

تعیین نیروهای داخلی یکی از مهم‌ترین ارکان طراحی سیستم نگهداری تونل‌ها می‌باشد. در این پژوهش با استفاده از روش‌‌های تحلیلی و عددی به برآورد نیروهای داخلی سیستم نگهداری پرداخته شده است و نتایج حاصل از روش‌های تحلیلی و عددی با هر دو فرض عدم لغزش نسبی و لغزش کامل، در حالت دو بعدی و سه بعدی با یکدیگر مقایسه شده‌اند. استحکام سیستم نگهداری در مقابل بارهای وارده نیز با استفاده از نمودار اندرکنش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از روش‌های تحلیلی و عددی با یکدیگر تطابق خوبی داشته و نشان دادند در بخش‌های مختلف سیستم نگهداری نیروی محوری حاصل با فرض لغزش کامل، نسبت به نیروی محوری حاصل با فرض عدم لغزش نسبی، از یکنواختی بیشتری برخوردار می‌باشد و ممان خمشی حاصل با فرض لغزش کامل نسبت به ممان خمشی حاصل با فرض عدم لغزش نسبی، به میزان تقریبی 15% بیشتر می‌باشد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش نسبت تنش افقی به تنش عمودی (در تنش عمودی ثابت) نیروی محوری افزایش می‌یابد و هر چه شرایط تنش از شرایط تنش هیدرواستاتیک بیشتر فاصله می‌گیرد، ممان خمشی افزایش می‌یابد. طبق نتایج با افزایش نسبت مدول الاستیک سیستم نگهداری بر مدول الاستیک زمین، نیروی محوری به صورت غیر خطی و ممان خمشی به صورت خطی افزایش می‌یابند. با افزایش شعاع تونل نیز نیروی محوری به صورت خطی افزایش و ممان خمشی به صورت غیر خطی کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 Moorak, S., & Cording, E. J. (2007). Ground–liner interaction in rock tunneling. Tunnelling and underground space technology, 22(1). DOI:10.1016/j.tust.2006.03.002.
Kim, H. J., & Eisenstein, Z. (2006). Prediction of tunnel lining loads using correction factors. Engineering geology, 85(3), 302-312. DOI:10.1016/j.enggeo.2006.03.001.
Craig, R. N., & Muirwood, A. M. (1978). A review of tunnel lining practice in the United Kingdom. Wokingham: Tunnels Division, Transport and Road Research Laboratory. ISSN 0305-1315.
O’Rourke, T. D. (1984). Guidelines for tunnel lining design. New York: American Society of Civil Engineers. ISBN-10: 0872624021.
Duddeck , H., & Erdmann , J. (1985). Structural design models for tunnels. underground space, 246-259.
Negro Jr., A. (1988). Design of shallow tunnels in soft ground. Ph.D. thesis, Department of Civil Engineering, University of Alberta, Edmonton, Canada, p. 1480.
Whittaker, B. N., & Frith, R. C. (1990). Tunnelling: design, stability and construction. Instn. of Mining & Metallurgy. ISBN-10: 187070620X.
Kim, H. J., & Eisenstein, Z. (1998). Prediction of lining loads from case histories. International Tunnelling Association. 98, pp. 299-304. Sao Paulo; Brazil : Balkema .
Carranza-Torres, C., Rysdahl, B., & Kasim, M. (2013). On the elastic analysis of a circular lined tunnel considering the delayed installation of the support. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 61, 57-85. DOI:10.1016/j.ijrmms.2013.01.010.
Muirwood, A. M. (1975). The circular tunnel in elastic ground. Geotechnique, 25(1), 115-127, DOI: 10.1680/geot.1975.25.1.115.
Palassi, M., & Mohebbi, M. M. (2008). Design of Lining of Tunnels Excavated in Soil and Soft Rock. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 12.
Einstein, H. H., & Schwartz, C. W. (1979). Simplified analysis for tunnel supports. Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 105, 499-518.
Carranza-Torres, C., & Diederichs, M. (2009). Mechanical analysis of circular liners with particular reference to composite supports. For example, liners consisting of shotcrete and steel sets. Tunnelling and Underground Space Technology, 24(5), 506-532. DOI:10.1016/j.tust.2009.02.001.
Itasca consulting Group, Inc. “Fast Lagrangian Analysis of Couninua in 3 Dimension”, Users manual.
CSI, Inc.; “Sap2000 Version 14”.