اثر هاله خرد شده در حفاری انفجاری بر تحلیل عددی سه-بعدی تغییرشکل‌های تونل با نگرشی ویژه بر کیلومتر 10 تونل گاوشان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین شناسی مهندسی، دانشکده علوم پایه دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 گروه مکانیک سنگ، دانشکده فنی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

بررسی پایداری فضاهای زیر­زمینی پیش از حفاری و با توجه به میزان تغییرشکل‌های نهایی، از ملزومات طراحی است. در مدل‌سازی‌های مختلف یا تحلیل‌های تجربی، محدوده اطراف بخش حفر شده به شکل یک پارچه به‌صورت محیط پیوسته یا ناپیوسته، مدل و تحلیل می­شود. به نظر می­رسد در حفاری انفجاری به علت تخریبی که بسته به نوع انفجار، جنس توده سنگ و غیره رخ خواهد داد، ناحیه پیرامونی یکپارچه نباشد. در این تحقیق، ناحیه­ای تخریب یافته به نام "هاله خرد شده" در اطراف تونل در نظر گرفته ­شد تا مدل‌سازی در دو حالت یک‌پارچه (بدون وجود هاله خردشده) و بار دیگر با اعمال هاله خرد شده در اطراف آن انجام شود. روش المان مجزای سه بعدی که نسبت به دیگر روش‌های عددی، از همخوانی بیشتری با محیط ناپیوسته توده سنگ برخوردار است، انتخاب و با استفاده از نرم افزار 3DEC 4.0، به مدل‌سازی تغییرات ناشی از پیشروی پرداخته شد. مطالعه موردی تونل گاوشان که در حدود کیلومتر 10 از دهانه ورودی در گابروهای سری افیولیتی با پارامترهای مقاومتی به نسبت خوب حفر شده، انجام شد. شرایط مناسب نصب ابزار دقیق و از سویی عدم اجرای پوشش بتنی در بخش یاد شده باعث ثبت بهینه رفتار طبیعی زمین در این ناحیه شده و کنترل دقیق‌تر نتایج را فراهم شده است. بررسی خروجی­ها حاکی از همخوانی بیشتر مدلی که اطراف آن هاله خرد شده اعمال شد با نتایج ابزاردقیق است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Crashed Areola during Blast Advancing on 3dimention Numerical Analysis of Tunnel's Displacements "With Respect to 10th km of Gavooshan Tunnel"

نویسندگان [English]

  • H. Bahrami 1
  • A. Uromiahy 1
  • M. Ahmadi 2
  • S. Soleymani 1
1 Engineering Geology Department, Faculty of Science, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
2 Rock Mechanic Department, Faculty of Engineering, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In a perfect design of underground spaces, amount of total displacement from the point of stability analysis is fundamental. In empirical and numerical stability analysis periphery of excavated area is consider as a continued mass. When an underground space is excavated by blasting process, so periphery of tunnel is damaged by that process. As a result, those materials are not continued. In this research this area named "Crashed areola". 3 dimensional distinct element methods has more adapted with this area, while compared to other numerical methods. 3DEC 4.0 which is based on this method was chosen as a numerical codes. 10th kilometers of Gavooshan tunnel which is water conveyance tunnel is considered as a case study. The part of this tunnel which studied in this research is surrounded by ophiolithic gabbro rock mass. For modeling of this tunnel two conditions were considered, first with continue media of rock mass and second discontinue media so called crash areola. One of the advantages of this part of tunnel is installation of instrumentation with very scientific methods and absence of lining in the other hand. The outputs of numerical solution were shown that modeling by considering crash areola is near to data collection by instrumentations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crashed areola
  • Blast advancing
  • Numerical modeling
  • 3DEC
  • Gavooshan tunnel
خسروی، ح.، شبیری، ج. و نقابت شیرازی، ن،.1376-" گزارش زمین‌شناسی مهندسی و مکانیک سنگ طرح تونل انتقال آب سد گاوشان و تونل‌های دسترسی به آن" . مطالعات مرحله دوم. مهندسی مشاور مهاب قدس .
کیانی، ر.، 1384-  "بررسی ابزاربندی در تونل گاوشان، با نگرشی ویژه به رفتار ناحیه سرپانتینیت". مجموعه مقالات چهارمین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی و محیط زیست ایران. تهران. دانشگاه تربیت مدرس.
مهندسین مشاور مهاب­قدس، نظارت مقیم کارگاه تونل گاوشان، 1384- "گزارش روزانه ابزاربندی تا تاریخ 15/11/1384".
 
References
Alavi, M., 1994 - "Tectonic of zagros orogenic belt of Iran: New data and interpretation". Journal of Tectonophysics, Vol.229. PP 211-238.
Barla, M.,2000-"Stress paths around a circular tunnel".Rivista Italiana di Geotecnica,Italian geotechnical journal, Vol. 34, Part. 1, PP.53-58.
Bell, F.G., 1992 - "Engineering in rock masses". Butterworth-Heinemann Ltd. 580 p.
Cheng, Y. and Liu, S., 1990- "Power caverns of the Mingtan Pumped Storage Project, Taiwan". In Comprehensive Rock Engineering. (ed. J.A. Hudson), Oxford: Pergamon, 5, PP 111-132.
Eberhardt, E., 2001 - "Numerical modeling of three-dimension stress rotation ahead of an advancing tunnel face". International  J. Rock Mech. & Min. Sci. vol. 38. PP 499-518.
Gercek, H. and Unlu, T., 2003 - "Effect of Poisson’s ratio on the normalized radial displacements occurring around the face of a circular tunnel". Tunnelling and underground Space Technology, (18). PP 547–553.
Hoek, E.,1990 - "Estimating Mohr-Coulomb friction and cohesion values from the Hoek-Brown failure criterion". Intnl. J. Rock Mech. & Mining Sci & Geomechanics Abstracts. 12 (3), 227-229.
Hoek, E., 2000 - "Rock Engineering (Course notes by Evert Hoek)". Evert Hoek Consulting Engineer Inc. 313 p.
Hoek, E. and Brown, E.T., 2002 - "The Hoek-Brown failure criterion - a 2002 update". Roclab User's guide. Rocscience Inc. 27 p .
Hoek, E., Kaiser, P.K. and Bawden, W.F., 1995 - "Support of underground excavation in hard rocks". Rotterdam: A.A.Balkema Pub. 369 p.
Itasca Consulting Group, 2002 - "3DEC- 3Dimensional Distinct Element Code, Ver. 4.0, User's Manual".Minneapolis: Itasca Consulting Group Inc. 1028 p.
Pande, G.N. and Williams, J.R., 1990 - "Numerical Methods in Rock Mechanics". JohnWiley & Sons Ltd. 419 p.
Rocscience group, 2002 - "Roclab: rock mass strength analysis using the Hoek-Brown failure criterion, User's guide". Rocscience Inc. 27 p .
Sheory, P.R., 1994 - "A theory for in situ stresses in isotropic and transversely isotropic rock".Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. 31(1), 23-34.
Wittke, W., 1990 - "Rock mechanic- theory and applications with case histories". Springer Inc. 1074 p.
Zienkiewicz, O.C. and Taylor, R.L., 1994 - "The finite element method". London: McGrow-Hill Ltd. 700 p.