تحلیل پایداری استاتیکی و دینامیکی تونل های پنستاک سد رودبار لرستان

سد و نیروگاه رودبار لرستان در فاصله حدود 100 کیلومتری جنوب شهرستان الیگودرز قرار دارد. سیستم انتقال آب این سد شامل یک تونل آب بر با قطر 6 متر است که در ادامه به دو تونل پنستاک با قطر 8 متر تبدیل می شود. توده سنگ مسیر انتقال آب به نیروگاه، به لحاظ سنگ شناسی متنوع بوده و از ساختار نسبتاً پیچیده ای برخوردار است. ساختار ناحیه عمدتًا متأثر از عملکرد گسل های زیاد و متوالی است. محدوده مورد مطالعه شامل سنگ های آهکی، دولومیتی و مارن و لایه های شیلی می باشد.گسل سراوند- بزنوید که متقاطع با تونل های پنستاک است در گزارش های لرزه زمین ساخت گسلی فعال محسوب می شود و حداکثر جابجایی آن حدود 4 متر پیش بینی شده است. هدف از انجام این پروژه، ابتدا طراحی و تحلیل پایداری سیستم نگهداری موقت و دائم تونل های پنستاک تحت شرایط استاتیکی است. سپس به منظور کاهش خسارات ناشی از گسل سراوند- بزنوید، تأثیر دینامیکی زلزله به صورت جابجایی دائم(جابجایی گسل) و گذرای آن(لرزه) بر سازه مذکور، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. با توجه به تنوع ساختار سنگی، تعیین پارامترهای ژئومکانیکی جهت تحلیل پایداری این تونل ها در درجه اهمیت قرار دارد. با استفاده از آزمایش های آزمایشگاهی و برجا خواص مقاومتی و تغییرشکل پذیری توده سنگ ارزیابی شد. سپس روی مقادیر تخمینی با استفاده از نرم افزار flac3d آنالیز حساسیت انجام گرفت. با استفاده از سیستم طبقه بندی مهندسی سنگ، توده سنگ مسیر تونل ها به چهار ناحیه تقسیم بندی شد که یک ناحیه در کلاس iiو سه ناحیه دیگر در کلاسiv قرار گرفتند. سپس بحرانی ترین مقاطع انتخاب و با استفاده از نرم افزار flac3d سیستم نگهداری موقت و دائم پیشنهاد گردید. برای سه مقطع کلاس iv، سیستم نگهداری توسط روش تجربی استفاده از شاتکریت با پیچ سنگ به همراه قاب فولادی پیشنهاد شد. با استفاده از نرم افزار مشخص شد که پیچ سنگ عملاً تأثیری در نگهداری ندارد. به همین علت استفاده از یک نگهداری سنگین تر مد نظر قرار گرفت. قاب فولادی به خاطر هزینه بالا و انعطاف پذیری کم جزو گزینه های آخر قرار گرفت. در نهایت بعد از تحلیل با لتیس گیردر، این نتایج بدست آمد که نگهداری موقت سه مقطع کلاس ivبا استفاده از cm 15 شاتکریت مسلح با دو لایه مش فولادی و لتیس گیردر با فواصل 2/1 متر و برای نگهداری دائم آنها، لاینینگ با ضخامت cm30 بهینه ترین نگهداری برآورد شده است. برای مقطع کلاس iiنیز cm5 شاتکریت با یک لایه مش فولادی و پیچ سنگ با فواصل m3*2 به عنوان نگهداری موقت و لاینینگ با ضخامت cm15 به عنوان نگهداری دائم پیشنهاد شد. در ادامه بعد از نصب سیستم نگهداری، با استفاده از نرم افزار abaqusدو مدل یکی جهت تحلیل در برابر گسلش(جابجایی ماندگار) و دیگری جهت تحلیل پایداری تونل ها در برابر زمین لرزه(جابجایی گذرا) ساخته شد. بعد از اعمال شرایط مرزی روی مدل ساخته شده برای بررسی حرکت گسل این نتیجه به دست آمد که طبق استاندارد aci 318، دیواره تونل ها با پوشش طراحی شده حدود cm12 از جابجایی ها را می تواند تحمل نماید و بیشتر از آن باعث شکست پوشش می شود. تنش فشاری وارد به کف تونل نیز در مقادیر جابجایی بیشتر ازcm2 از حد مجاز خود عبور می کند و در نهایت باعث گسیختگی کامل پوشش در کف می شود. با اعمال بار زلزله به صورت تاریخچه سرعت و کنترل گشتاور و نیروی وارده با آن مشخص شد که این پوشش تحت بارهای دینامیکی پایدار است.