مهندسی سنگ و تونل (عمران)

دسته بندی عمران
فرمت فایل doc
تعداد صفحات 100
حجم فایل 652 کیلو بایت

پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود

پرداخت و دانلود

مدیریت و نگهداری تونل در برابر نشست (مطالعه موردی در زمین‌های آماس‌پذیر)

خلاصه

با توجه به توسعه روزافزون و هزینه‌های بالای ساخت سازه‌ای زیرزمینی و نیز اهمیت آنها در شبكه حمل و نقل بین شهری و داخل شهری و خطرات ناشی از آسیب دیدگی آنها، لازم است كه نحوه احداث ومدیریت در نگهداری آنها مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا در بعضی از این موارد پروژه‌هایی، در زمین‌های مسأله دار مانند مناطق آماس پذیر انجام می‌شود. از آنجایی كه خاك آماس پذیر مسائل بزرگی در حفاری ایجاد می‌كند، اغلب چالش ویژه‌ای برای تونل سازی می‌باشد. در چندین مورد دیده شده كه اجرای تونل در زمین های آماس‌پذیر سبب فروریزش و در نتیجه آن خسارات زیاد مالی و تأخیر در پروژه شده است. در این مقاله به معرفی عوامل جابجایی زمین ناشی از حفر تونل مانند شرایط زمین شناسی، عمق و هندسه تونل، روش حفاری و كیفیت انجام كار و مدیریت پرداخته شده و با در نظر گرفتن حفر تونل در زمین‌های آماس‌پذیر تمهیداتی برای كنترل و پایداری نشست در نظر گرفته شده است.

كلمات كلیدی: تونل، خاك آماس‌پذیر، تورم، مدیریت و نگهداری تونل، پایداری نشست

مقدمه

فن تونل سازی دیرینه‌ای در كشور ما دارد. حدود 3000 سال پیش، نیاكان ما با حفر قنات‌ها كه در واقع تونل‌های قدیمی هستند، به آب زیرزمینی دست می‌یافتند و به كمك آنها، آب را به سطح زمین هدایت می‌كردند. در تعاریف قدیمی تونل به عنوان یك راهروی طویل زیرزمینی تعریف شده است كه امروزه برای مصارف گوناگون از جمله استخراج مواد معدنی، رفت و آمد اتومبیل‌ها، حركت قطارها، انتقال لوله و كانال و نیز انتقال آب احداث می‌شود. قدیمی‌ترین تونل شناخته شده در حدود 4000 سال پیش در بین النهرین حفر شده است.

تونل سازی همزمان با انقلاب صنعتی به ویژه به منظور حمل و نقل، تحرك قابل ملاحظه‌ای یافت و این امر در توسعه صنعت بویژه در قرون 18 و 19 میلادی انگلستان سهم بسزایی داشت. بررسی وضعیت تنش در اطراف تونل‌ها و همچنین پایداری و ناپایداری در مورد حفریات زیرزمینی، از جمله پارامترهای مؤثر در طراحی این سازه‌ها است.

محیط زمین در ابتدا تحت تنش ناشی از تنشهای طبیعی زمین بوده كه بر اثر حفر تونل شرایط تنش در زمین تغییر می‌كند، كه این امر موجب انقباض دهانه تونل و به وجود آوردن تغییر شكلهایی در مقطع زمین می‌شود، كه نهایتاً به نشست سطحی زمین منجر می‌شود. مسأله نشست سطحی زمین ناشی از حفر تونل با توجه به اهمیتی كه داشته همواره از سوی محققین مختلف تحت بررسی قرار گرفته است تا با اتخاذ شیوه‌های مناسب میزان آن را قبل از شروع عملیات ساخت برآورد كنند.

2- عوامل تأثیرگذار در نشست

بررسی رفتار خاك یا زمینهای غیرسنگی در برابر احداث تونل یكی از مباحث مورد مطالعه در حوزه‌ی ژئوتكنیك است كه در ظرف 30 سال اخیر مقالات زیادی را به خود اختصاص داده است و در این زمینه، ارتباط نشست سطح زمین، حداكثر مقدار آن و چگونگی توزیع آن برحسب مشخصات تونل و زمین مثل قطر و عمق تونل، وزن واحد، مدول الاستیسیته و مقاومت آن مورد توجه بحث‌های تحلیلی، عددی و مشاهدات تجربی قرار گرفته است. در حالت كلی می‌توان جا به جایی‌های زمین ناشی از حفر تونل را براساس 4 دلیل دانست كه عبارتند از:

الف) شرایط زمین‌شناسی، هیدرولوژی و ژئوتكنیكی ب) عمق و هندسه تونل ج) روشهای حفاری و د) كیفیت انجام كار و مدیریت

برای روشن شدن مسئله در اینجا لازم می‌باشد كه توضیحی از پارامترهای اصلی از هر یك از علل ذكر شده پرداخته شود كه در پایداری بازشدگی تونل تأثیرگذارند.

2-1 صرف نظر از بزرگی و هندسه تونل، مقدار و توزیع نشست سطحی زمین در اثر حفر تونل به لایه‌بندی زمین (ناهمگنی لایه‌ها)، تغییرشكل‌پذیری (در زمان‌های كوتاه یا بلند)، ساختار  غیرهمسان و نفوذپذیری خاك وابسته می‌باشد. البته پاسخ زمین به تونلزنی می‌تواند تحت تأثیر شرایط نیروی محركه آب زیرزمینی باشد. پس روشن است كه درك ع عمیق و درست از شرایط ژئوتكنیكی محل، كمك بسیار مهم در پارامترهای ذكر شده می‌كند.

2-1-1 خاك چسبنده (رس)

برای تونلزنی در خاك چسبنده یك فاكتور بیش بارگذاری N (Broms & Bemmemark 1967) تعریف می‌شود:

(1) 

كه  ارتفاع از سطح زمین تا محور تونل،  وزن مخصوص خاك و  مقاومت برشی زهكشی نشده خاك می‌باشد. براساس مشاهدات تجربی و روابط تئوری به این نتیجه رسیدند كه اگر  باشد، سطح تونل معمولاً به طور كامل پایدار خواهد ماند. اگر  باشد، می‌بایست شرایط ویژه ای را برای ارزیابی ریسك نشست لحاظ كرد و احتیاط لازم را انجام داد و اگر  باشد، بطور متوسط ناپایدار می‌باشد.

2-1-2 خاك های غیرچسبنده (ماسه)

در مواجه با زمین‌های غیرچسبنده یافتن فاكتور پایداری به دلیل اینكه مشكلی می‌باشد، نمی‌توان از لحاظ تئوری پایداری آنرا تعیین كرد.

2-1-3 زمین‌های چسبنده اصطكاكی

برای زمین‌هایی كه هم مقاومت اصطكاكی دارند و هم چسبندگی باید 4 پارامتر زیر را كنترل كرد:

(2)

 

كه  می‌باشد.

2-1-4 زمین آماس‌پذیر

منظور از زمین‌های تورم زا، خاكها و مواد سنگی سست و شكل‌پذیری است كه با دارا بودن شرایط  و استعداد تورم، وضعیت تنش را در منطقه به هم می‌زنند. نگهداری تونلها در زمین‌های آماسی به دلیل آنكه فشار زیاد ناشی از تورم در این گونه مناطق در درازمدت اعمال می‌شود مستلزم تمهیدات ویژه‌ای می‌باشد. همانطوری كه در شكل 1 مشاهده می‌شود، آماس كف تونل یكی از پدیده‌های عادی تونل‌سازی در زمین‌های آماس‌پذیر، به ویژه در سنگ‌های رسوبی ضعیف است. در چنین مواردی، معمولاً نقاطی در كف تونل دیده می‌شود كه جریان توده سنگ از آن نقاط انجام می‌گیرد. سنگ‌های خمیری كف تونل نسبت به تغییرات تنش حساس‌اند. جریان توده‌های سنگ به داخل تونل نشانگر امتداد كمترین مقاومت تونل می‌باشد. اگر زمین اطراف تونل آماس‌پذیر باشد، سبب تغییر شكل سیستم نگهداری تونل می‌شود كه در بعضی موارد خسارات زیادی را به دنبال دارد.

2-2 از جمله دلایلی كه در نشست سطحی زمین به دلیل حفر تونل تأثیرگذار می‌باشد روشهای حفاری است برای كار كردن در این زمینه 4 منبع اصلی نشست می‌تواند معرفی شود: 

پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود

پرداخت و دانلود

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *