زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

طراحی غیرخطی سازۀ نهایی (لانینگ) تون با در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه نمونۀ موردب تونل گیلاوند

نویسندگان
دانشگاه خوارزمی، دانشکده فنی ومهندسی، گروه عمران
چکیده
امروزه حفاری و ساخت تونل‌ها کاربردهای زیادی در حمل و نقل، انتقال آب، انتقال تأسیسات و ... دارد. با این‌همه، تونل‌ها، علاوه بر مزایایی که دارند در ردۀ پروژه‌های هزینه بر مطرح هستند و به‌همین دلیل طراحی بهینۀ اقتصادی و در عین حال ایمن آن‌ها نقش مهمی در نسبت منافع به هزینه‌های طرح دارند. روند طراحی سیستم پایدارکننده تونل‌ها معمولاٌ به دو مرحلۀ طراحی پایداری حین اجرا و پایداری بلندمدت (حین بهره‌برداری) تقسیم می‌شود که برای هر یک از مراحل مذکور روش‌های مختلفی ارائه شده‌اند. با توجه به ناشناخته و غیرخطی بودن رفتار زمین و تأثیر آن بر سازۀ نگه‌داری تونل، هر یک از روش‌های استفاده شده در طراحی تونل‌ها نقاط قوت و ضعف مختلفی دارند. عمده روش‌های طراحی سازه نهایی تونل (که با عنوان لاینینگ نامیده می‌شود) با ساده‌سازی رفتار خاک و سازه به‌صورت خطی، با استفاده از روش‌های تحلیلی یا ترکیب روش‌های تحلیلی- ترکیبی به‌طراحی نوع سازه می‌پردازند. در این پژوهش، با مرور روش‌های مختلف طراحی سعی شده است طراحی سیستم نگه‌داری بلندمدت گزینه‌ای موردی (تونل مسیر کنارگذر گیلاوند) با لحاظ کردن رفتار غیرخطی زمین انجام شود. مدل‌سازی توأم سازه و خاک در نرم-افزار عددیFlac به‌صورت دوبعدی انجام شده و نتایج نیرو و ممان محوری ایجاد شده با مقادیر مجاز تحکل سازه مقایسه شده است. مقایسه نتایج این روش با نتایج به‌دست‌آمده از روش خطی (انجام شده در شرکت مشاور طراح) نشان‌دهندۀ امکان به‌کارگیری لاینینگ با ضخامت کم‌تر و در نتیجه ارائه طرح اقتصادی بهینه‌تری برای تونل است.
کلیدواژه‌ها

1. Raul Fuentes, "Internal forces of underground structures from observed displacements", Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 49, (2015).## 2. Ioannis Rigopoulos, Basilios Tsikouras, Panagiotis Pomonis, Konstantin Hatzipanagiotou, "Assessment of the engineering behavior of ultramafic and mafic rocks using chemical indices", Engineering Geology, Vol. 196 (2015) 222-237. ## 3. Hongyuan Zhou, Masuhiro Beppu, Guowei Ma, Zhiye Zhao," In-structure shock of underground structures: A revisit with experimental investigation", Engineering Structures, Vol. 56 (2013) 1620-1630. ## 4. Ilkka Vähäaho, "An introduction to the development for urban underground space in Helsinki". ## 5. Barton N., Lien R., Lunde J., "Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support", Rock mechanics, 6 (4) (1974) 189-236. 6. Christian J.T., Desai C.S., "Numerical Methods in Geotechnical Engineering", McGraw-Hill (1977). ## 7. Itasca Co. Flac 3D- V.2.1. User Manual. ## 8. Federal Highway Administration (FHWA) "Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels", FHWA-NHI-09-01, USACI 318-08 (Mar. 2009). ## 9. Chapman D., Metje N., Stärk A., "Introduction to tunnel construction", (Vol. 3). CRC Press, (2010). ## 10. Section Builder Software- V.8, User Manual. ## 11. Bathe K.J., "ADINA-AFinite Element Program for Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis", Watertown (MA): ADINA Engineering Inc (1984). ## 12. "ATENA Program Documentation", (2012). ## 13. Deutscher Ausschuss fur unterirdisches Bauene.V., "German Committee for Underground Construction", Recommendations for Executing and Application of unreinforced Tunnel Inner Linings. Tunnel, int. Journal of DAUB, D-50827 Koln, 5 (2007) 19-28. ## 14. AFTES Association Francaise des Tunnels et de l 'EspaceSouterrain], "The use of plain concrete in tunnels" (2000). ## 15. Cao Y., Wang P., Jin X., Wang J., Yang Y., "Tunnel structure analysis using the multi-scale modeling method", Tunnelling and Underground Space Technology, 28 (2012) 124-134. ## 16. Aruga T., Arai Y., Tsuno K., "Non-linear stiffness behavior and analysis of tunnel lining with reinforcing bars", Quarterly Report of RTRI, 48 (1) (2007) 44-49. ## 17. Youakim S.A.S., El-Metewally S.E.E., Chen W.F., "Nonlinear analysis of tunnels in clayey/sandy soil with a concrete lining", Engineering structures, 22 (6) (2000) 707-722. ## 18. Wittke W., Pierau B., Erichsen C., "New austrian tunneling method (NATM)-stability analysis and design", WBI, Essen (2006). ## 19. Papanikolaou V.K., Kappos A.J., "Practical nonlinear analysis of unreinforced concrete tunnel linings", Tunnelling and Underground Space Technology, 40 (2014) 127-140. ## 20. Bieniawski Z.T., "Rock mechanics design in mining and tunneling", (No. Monograph) (1984). ## 21. Hashash Y.M., Hook J.J., Schmidt B., John I., Yao C., "Seismic design and analysis of underground structures", Tunnelling and Underground Space Technology, 16 (4) (2001) 247-293. ## 22. Iran Esten Consulting Engineers, "Gilavand bypass tunnel engineering geology report" (2011). ## 23. Iran Esten Consulting Engineers, "Gilavand Tunnel report, the second stage of tunnel design" (2011) ##