زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

پیشنهاد پوشش بتنی مسلح بر اساس کنترل نشت آب از تونل‎های تحت فشار با بهره‎گیری از مدل المان محدود

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات تهران
2 دانشگاه شهید بهشتی، دانشکدۀ مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست
3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی
4 دانشگاه تربیت مدرس، گروه مهندسی معدن مکانیک سنگ
چکیده
تونل‎های تحت فشار با پوشش بتنی، منابعی از جریان نشت آب به توده‎سنگ دربرگیرنده خود هستند، از این‌رو، طی فرآیند آب‎گیری مقاومت کمی در برابر فشار نشت آب خواهند داشت و با افزایش فشار آب داخلی تونل، فشار نشت آب به توده‎سنگ منتقل خواهد شد. در این شرایط به‎واسطۀ درزه، ترک، منافذ و همۀ المان‎های توده‎سنگ از تمام جهات تحت تأثیر فشار نشت آب قرار می‎گیرند. این اندرکنش هیدرومکانیکی باعث تغییرات نفوذپذیری المان‎های توده‎سنگ طی فرآیند آب‎گیری می‎شود. بنابراین، تغییرات صورت گرفته در تنش منجر به تغییراتی در ضریب نفوذپذیری و توزیع مجدد میدان نشت می‌شود. از این رو، در این تحقیق از روش المان محدود به‌کمک نرم‎افزارABAQUS برای مدل‎سازی این اندرکنش استفاده شده است. در این راستا از داده‎های تونل تحت فشار طرح سد و نیروگاه گتوند به‌عنوان مطالعۀ موردی بهره گرفته شده است. به‌منظور نزدیک‌کردن مدل به شرایط واقعی، تأثیر تغییرات نفوذپذیری پوشش بتنی و توده‌سنگ بر تغییر‌شکل‌ها و تنش‎های ایجاد شده در محیط با استفاده از کد USDFLD به مدل‎ اعمال شده است. نتایج مدل عددی نشان می‎دهد که به‌منظور کنترل نشت از تونل‎های تحت فشار با پوشش بتنی، ضخامت پوشش و آرایش مناسب میل‌گردها در پوشش بتنی در ممانعت از نشت بیش از حد مجاز از تونل نقش به‌سزایی را ایفا می‎کنند.
کلیدواژه‌ها

1. Ripley B. D., "Design and Performance of Lined and Unlined Pressure Tunnels and Shafts", PhD Thesis, University of California, Berkeley, (1987) 40-150.## 2. Olumide B. A, LI. C. W., "Coupled Stress-Seepage Numerical Design of Pressure Tunnels", International Journal of Science and Technology, (2012) 216-223. ##3. Schleiss A. J., ''Design of Pervious Pressure Tunnels", International Water Power and Dam Construction, Vol. 38 (1986) 21-28. ## 4. Schleiss A. J., "Design of Reinforced Concrete Lining For Pressure Tunnels and Shafts", The International Journal of Hydropower & Dams, Vol. 4 (1997) 88-94.## 5. Schleiss A. J., "Design of Concrete Linings of Pressure Tunnels and Shafts for External Water Pressure", Proceedings of Tunneling Asia, New Delhi, (1997) 291-300. ##6. Fernandez G., "Behavior of Pressure Tunnels and Guidelines for Liner Design", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 120 (1994) 1768-1791.## 7. Chung S. K, Synn J. H., Park C., "Design Criteria for the Reinforcement of a Water Pressure Tunnel Driven by TBM ", Geosystem Engineering, Vol. 4 (2001) 43-49.## 8. Simanjuntak T. D. Y. F., Marence M., Schleiss A. J., Mynett A. E., "Design of Pressure Tunnels using a Finite Element Model", Hydropower & Dams Construction, (2012) 98-105.## 9. Zhou Y., Su, K., Wu, H., "Hydro-Mechanical Interaction Analysis of High Pressure Hydraulic Tunnel", Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 47 (2015) 28-34.## 10. سروش ع.، محمدپورجیقه ج.، "ارزیابی و تحلیل عددی اثر روباره کم بر پایداری ژئوتکنیکی تونل‌های تحت فشار"، کنفرانس بین‌المللی سازه‌های هیدرولیکی، دانشکدۀ فنی و مهندسی عمران دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران (1380) 373-365.## 11. قاسم‌زاده ح.، عبادی م. ح.، "اندرکنش بین سنگ و پوشش در تونل‌ها و شفت‌های تحت فشار"، هشتمین کنفرانس تونل، دانشگاه تربیت مدرس تهران، ایران (1388) 298-290. ##12. زارعی‎فرد م.، فهیمی‎فر ا.، "نشت و فشار آب منفذی در تونل‎ها و شفت‎های تحت فشار و وابستگی آن با تغییرشکل‎های پوشش و توده‎سنگ"، اولین کنفرانس بین‎المللی و سومین کنفرانس سد و نیروگاه‎های برق‎آبی، تهران، ایران (1390) 15-1. ##13. شرکت مهندسین مشاور مهاب قدس، "مطالعات مرحلۀ دوم، گزارش سیمای طرح سد و نیروگاه گتوند" (1388).## 14. شرکت مهندسین مشاور مهاب قدس، "مطالعات مرحله دوم، گزارش زمین‎شناسی و مکانیک‎سنگی طرح سد و نیروگاه گتوند" (1388).## 15. Dadashi E., Noorzad A., Shahriar K., Goshtasbi K., "Hydro-mechanical interaction analysis of reinforced concrete lining in pressure tunnels", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 69 (2017) 125-132. ##16. Jun L. J., Bin Y. X., Zhou Z. J., "Numerical Simulation of Geo-stress and Pore Pressure Evolution around Oil or Water Well under Different Injection-Production Ratio", Mathematical Problems in Engineering (2013) 1-10.## 17. Cabot P. G., Dufour F., Choinska M., "Permeability due to the Increase of Damage in Concrete: From Diffuse to Localized Damage Distributions", Journal of Engineering Mechanics, 135 (2009) 1022-1028.## 18. Bai M., Meng F., Elsworth D., Zaman M., Roegiers J., "Numerical Modeling of Stress-Dependent Permeability", International Journal Rock Mechanics and Mining Science, Vol. 34 (1997) 2-10.## 19. Ying C., Youzhi W., Yu Z. Q., "Coupled Seepage Elasto-Plastic Damage Analysis of Saturated Porous Media and its Application to Water Conveyance Tunnel", Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 44 (2014) 80-87.## 20. ITA Working Group, "Guidelines for the Design of Tunnels". Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 3 (1988) 237-249.## 21. Marence M., "Numerical Modeling and Design of Pressure Tunnels", Hydro, Ljubljana, Slovenia, (2008) 21-28. ##