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. ##