یکی از عوامل موثر در زمان و هزینه های ساخت تونل های سنگی، ورود مقادیر زیاد آب به درون تونل است که با خطراتی همراه است. روش های متعدد تحلیلی، تجربی و عددی برای پیش بینی ورود آب به درون تونل های سنگی ارائه شده است. این روش ها قادر به پیش بینی ورود آب به درون تونل ها از ساختارهای منفرد زمین شناسی که بیشترین مخاطرات را به همراه دارند نیستند. هدف این تحقیق ارائه روشی مناسب برای رفع این مشکل است. روش این تحقیق، یک روش امتیازدهی و طبقه بندی توده سنگ است که با درنظر گرفتن شرایط زمین شناسی ارائه شده است. برای این منظور حدود 70 کیلومتر تونل که در ایران ساخته شده مورد تحلیل قرار گرفته است. ابتدا مدل های زمین شناسی مرجع از مسیر تونل ها تهیه شده و با بررسی های زمین شناسی، عوامل موثر در ورود آب به درون تونل ها شامل ساختار توده سنگ، نوع سنگ، مقاومت تراکمی تک محوری، درصد رس سنگ و عمق تونل شناسایی شده است. به کمک روش تحلیل سلسله مراتبی و روش های آماری وزن هر یک از عوامل موثر تعیین شده است. در پایان، پس از اعتبارسنجی روش که بر روی 8 کیلومتر تونل دیگر انجام شده، خطر ورود آب به درون تونل سبزکوه پهنه بندی شده است. نتایج اعتبارسنجی نشان می دهد که مقادیر پیش بینی شده همخوانی قابل قبولی با مقادیر اندازه گیری شده در تونل های مورد مطالعه دارد. نتایج این مطالعه نشان می دهد که گسل های امتدادلغز بیشترین تاثیر و گسل های معکوس کمترین تاثیر را در ورود آب به درون تونل ها دارند. در گسل های متشکل از سنگ های متخلخل با درصد رس بالا، تراوایی و ورود آب کاهش می یابد. عمق تونل رفتاری دو گانه در مقابل ورود آب دارد از طرفی باعث کاهش تراویی و از طرف دیگر باعث افزایش هد هیدرولیکی می گردد. مقدار کاهش تراوایی با عمق به نوع سنگ و درصد رس موجود در سنگ بستگی دارد.

در تحقیق پیش رو، انتخاب سیستم تهویه برای تونل های شمالی و جنوبی ملت، مورد بررسی قرار گرفت؛ بدین منظور، میزان هوای مورد نیاز برای شدیدترین شرایط آلایندگی در داخل تونل های شمالی و جنوبی محاسبه شد. با استفاده از روش استاندارد جهانی کمیته پیارک در تعیین میزان آلودگی تونل ها، میزان هوای مورد نیاز برای ترقیق تونل های شمالی و جنوبی به ترتیب 1872 و 1100 مترمکعب در ثانیه بدست آمد؛ با بررسی میزان سرعت طولی جریان هوا در هر دو تونل، پس از اطمینان از عدم کارآمدی روش تهویه طولی به کمک جت فن، روش تهویه به کمک زوج دویل های میانی مورد بررسی قرار گرفت. محاسبات تهویه امکان به کارگیری این روش را مثبت ارزیابی کرد؛ محاسبات نشان داد که امکان تهویه تونل جنوبی به کمک یک و دو زوج دویل میانی و تونل شمالی به کمک دو زوج دویل میانی، فراهم است. برای تهویه تونل های شمالی و جنوبی ملت به روش زوج دویل های میانی، بادبزن های محوری معدنی، تولیدی گروه tlt مناسب تشخیص داده شد. این بادبزن ها توان تامین هوا تا 1200 متر مکعب بر ثانیه و فشار نهایی تا 7000 پاسکال را دارند. برای بررسی نحوه تعامل رفتار سیستم تهویه با آتش و دود ناشی از حریق، 1200 متر انتهایی تونل شمالی ملت، بر اساس روش تهویه به کمک دو زوج دویل میانی، شامل فن های محوری و جت فن ها مدلسازی شد. بر اساس سناریو انتخابی، حریق یک دستگاه کامیونت حمل مواد سوختی به شدت 30 مگاوات، در داخل تونل، به کمک نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شد. سرعت طولی جریان هوا در داخل تونل، قبل و حین حریق و اندازه سرعت بحرانی در حین حریق بررسی شد. نتایج مدلسازی، سرعت جریان طولی در تونل را با تقریب مناسب، نزدیک به مقدار عددی سرعت حاصل از محاسبات نشان داد؛ همچنین مشاهده شد که در صورت تشخیص سریع آتش و کنترل جریان هوای ناشی از فن های محوری، آشفتگی آتش کنترل و از سرایت آن به سایر خودروها پیش گیری می گردد. نشان داده شد، تامین سرعت بحرانی به کمک جت فن ها بسیار ساده تر و آشفتگی آتش در فرآیند ممانعت از عقب زدگی دود ناشی از حریق، با به کارگیری جت فن ها نسبت به فن های محوری دویل های تهویه، کمتر است. مشاهده شد در ترکیب جت فن با سایر روش های طولی، ایجاد جریان طولی نزدیک به سرعت بحرانی محاسباتی، توسط سایر تجهیزات تهویه، در هنگام آتش سوزی، بازدهی مناسب جت فن ها در تامین سرعت بحرانی را به همراه خواهد داشت.

اهمیت سیستم شکستگی در توده سنگ در بسیاری از مسائل مهندسی علوم زمین توسط محققین مختلف مورد مطالعه قرار گرفته شده است. موفقیت مطمئن و ایمن در طراحی و اجرا سازه های زیرزمینی که برای ذخیره سازی سیالات با ارزشی مانند نفت و گاز و حتی دفن زباله های اتمی به کار می روند، بوسیله سیستم شکستگی ها کنترل می شود. در بسیاری از ساختارهای زمین شناسی، نفوذ-پذیری ماتریکس سنگی در مقایسه با نفوذ پذیری شکستگی های موجود در توده سنگ بسیار ناچیز است و شبکه شکستگی های سنگی به عنوان مجاری اصلی عبور آب زیرزمینی در توده سنگ ها محسوب می شوند. در این تحقیق، رفتار هیدرولیکی شبکه شکستگی ها در پیرامون حفریات زیر زمینی با استفاده از روش مدل سازی شبکه شکستگی مجزا، dfn، مورد مطالعه قرار گرفته شده است. از این رو در این تحقیق، یک مدل عددی شکستگی مجزای تصادفی دو بعدی توسعه داده شده است. این مدل عددی در دو مرحله توسعه یافته است: در مرحله اول با استفاده از تکنیک شبیه سازی مونت کارلو، شبکه شکستگی دو بعدی مبتنی بر توزیع تصادفی موقعیت، جهت گیری و اندازه شکستگی ها تولید شده است. به منظور شناسایی مسیرهای جریان از تئوری گراف استفاده شده است. در مرحله دوم تحلیل جریان آرام و پایا در شبکه شکستگی هادی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته شده است. در ادامه رفتار جریان در توده سنگ برای پروژه تونل انتقال آب سمنان با استفاده از داده های میدانی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از 15600 حالت هندسی و هیدرولیکی ساخته شده برای تونل، نشان می دهد که میزان آب ورودی به درون تونل بسته به مقدار بازشدگی شکستگی های سنگی و سطح آب زیر زمینی از کمتر از یک لیتر در ثانیه تا بیش از 20 لیتر در ثانیه به ازای هر متر از طول تونل متغیر می باشد.

جریان سیال در توده سنگ ناپیوسته یکی از مباحث مهم در مهندسی معدن، عمران، محیط زیست و انرژی می باشد. شبکه ناپیوستگی مسیرهای اصلی جریان را تشکیل داده و نفوذپدیری توده سنگ توسط نفوذپذیری ناپیوستگیها کنترل می شود. مطالعه آزمایشگاهی درزه های تکی اساس درک رفتار هیدرولیکی و مکانیکی توده سنگ می باشد. جریان سیال در یک درزه توسط بازشدگی وابسته به تنش درزه(تابعی از تنش خارجی، امتداد بارگذاری نسبت به امتداد درزه، فشار سیال، خصوصیات هندسی درزه و همچنین مواد پرکننده)، مسیرهای جریان(پیچ و خم) در درزه، اتساع و ایجاد گوژ در اثر برش، زبری، سطح تماس، سختی درزه، امتداد ناپیوستگی و رفتار بارگذاری-باربرداری درزه کنترل می شود. تنش اعمالی بر ناپیوستگی را می توان به دو مولفه نرمال و برشی تجزیه نمود. در مجموع، اثرات این دو مولفه بشدت بهم وابسته بوده و تغییرشکل حاصل از نیروی برشی به بزرگی نیروی نرمال وابسته است. با افزایش تنش نرمال بازشدگی درزه کاهش یافته و مساحت نسبی سطح تماس درزه افزایش می یابد. با افزایش جابجایی برشی، درزه اتساع نموده و گذردهی هیدرولیکی افزایش می یابد. در طی برش درزه، دندانه ها دچار آسیب شده و مسیرهای جریان تغییر می یابند. در این شرایط مقادیر گذردهی حاصل از قانون مکعبی دارای بیش تخمینی خواهند بود. لذا نیاز است به منظور استفاه از قانون مکعبی در محاسبه نفوذپذیری درزه، بازشدگی اصلاح شده و بازشدگی معادل(هیدرولیکی) تعیین شود. در این رساله تلاش شده است رفتار هیدرومکانیکی درزه در طی جابجایی برشی بررسی شده و اثر توسعه آسیب بر رابطه بازشدگیهای مکانیکی و هیدرولیکی مطالعه شود. با توجه به پیچیدگی فرآیند توسعه آسیب و اثر آن بر رفتار هیدرومکانیکی درزه، پیش از مطالعه رفتار هیدرولیکی درزه در طی جابجایی برشی، تلاش شد با درنظر گرفتن پارامترهای هندسی سطح درزه، میزان جابجایی برشی، تنش نرمال و مشخصات مقاومتی درزه، فرآیند آسیب در آزمایشهای برش مکانیکی بررسی و کمّی سازی شده و سپس ارتباط بازشدگیهای هیدرولیکی و مکانیکی با استفاده از پارامتر آسیب تعیین شود. به منظور بررسی اثر آسیب بر رفتار هیدرومکانیکی درزه ها، مطالعه آزمایشگاهی برروی رفتار مکانیکی و هیدرومکانیکی درزه های کششی انجام شد. بدین منظور 150 آزمایش برش مستقیم مکانیکی تحت شرایط بار نرمال ثابت و در جابجاییهای برشی و نیروهای نرمال مختلف انجام شده و براساس آن رابطه ای جهت پیش بینی رشد آسیب برحسب پارامترهای هندسی و مکانیکی درزه ارائه شد. در بخش بعد با انجام 9 آزمایش هیدرولیکی تحت نیروهای نرمال مختلف و محاسبه بازشدگی هیدرولیکی معادل و بازشدگی مکانیکی تلاش شد، رابطه بین این دو پارامتر برحسب مشخصات هندسی سطح درزه و پارامتر آسیب تعیین شود. علاوه بر بررسیهای فوق براساس نتایج بدست آمده در بخش آزمایشهای مکانیکی، معیاری جهت محاسبه مقاومت برشی درزه ارائه شد. براساس مطالعات انجام شده مشخص شد که مقاومت برشی درزه به هندسه درزه وابسته بوده و در ارائه معیار مقاومت برشی علاوه بر پارامترهای زاویه ای، پارامترهای ارتفاعی نیز باید لحاظ شود. در طی جابجایی برشی، گذردهی افزایش یافته و تغییرات گذردهی با زبری درزه در ارتباط می باشد. در طی آزمایش برش-جریان و با افزایش بازشدگی مکانیکی، نسبت بازشدگی هیدرولیکی به بازشدگی مکانیکی(eh/em) به دلیل آسیب دندانه های درزه و تولید مواد گوژی و در نتیجه مسدود شدن مسیرهای جریان و افزایش پیچ و خم مسیر جریان کاهش یافته و در مقادیر بالای بازشدگی مکانیکی، نسبت eh/em به سمت عدد ثابتی که به هندسه درزه وابسته می باشد میل می کند. براساس تحقیق انجام شده مشخص شد که در ناحیه پس از مقاومت برشی حداکثر، استفاده از پارامتر بازشدگی متوسط جهت محاسبه نفوذپذیری درزه مناسب نبوده و نیاز است از پارامترهای دیگری استفاده شود. بدین منظور پارامتر آسیب درزه در محاسبه بازشدگی اعمال شده و بازشدگی معادل برحسب حاصلضرب بازشدگی متوسط مکانیکی و پارامتر آسیب(پارامتر آسیب توسط تنش نرمال اعمالی بر درزه و جابجایی برشی اوج نرمالسازی شده است) بیان شده و معیاری جهت تعیین بازشدگی معادل(بازشدگی هیدرولیکی) ارائه شد. معیار ارائه شده به طور مناسبی توانایی پیش بینی بازشدگی هیدرولیکی را در نمونه های مختلف و جابجاییهای برشی مختلف دارا می باشد.

در مطالعات مهندسی فهم خصوصیات توامان درز سنگی پایه مطالعاتی رفتار توده سنگ است. فهم رفتار درز سنگی عمیقا با درک هندسه درز سنگی در ارتباط است. در این پایان نامه در ابتدا روشی نوین با استفاده از تیوری موجک برای فهمی جدید از هندسه درز سنگی ارایه می شود سپس با توجه به اطلاعاتی بدست آمده از روش جدید پارامتر جدیدی به نام زبری موثر که با رفتار درز سنگی دارای همبستگی است معرفی خواهد شد در مرحله سوم رفتار مکانیکی درز سنگی تحت بار عمودی و برشی با استفاده از زبری موثر مدلسازی می شود. درنهایت با توجه به خصوصیات هیدرولیکی درز سنگی رفتار هیدرومکانیکی درز بررسی میشود زبری درز سنگی مهمترین پارامتر موثر در رفتار آن تحت شرایط مختلف تنش است. محققان مختلفی که با روشهای گوناگون به بررسی زبری پرداخته اند با استفاده از روشهای مشاهداتی تجربی و یا نظری عدی را به عنوان زبری به درز سنگی اطلاق کرده اند. اما در واقع تحت شرایط مختلف زبریهای گوناگونی از درز فعال هستند. در یک درز جو شده تحت بار عمودی تنها زبری های کوچک مقیاس دارای تاثیرند و تقابل زبریهای بزرگ مقیاس آنها را از تاثیرگذاری بر رفتار درز ساقط می کند اما بالعکس در جابجایی برشی زیریهای بزرگ مقیاس درز دارای تاثییر میکانیکی بوده و زبریهای کوچک مقیاس چندین تاثیری نخواهد دشات با این دید لزوم تفکیک زبریهای درز سنگین از نظر مقیاس به چشم می خورد. درز سنگی به صورت دو سطح زبر و سطوح زبر به صورت سیگنالهای دو بعدی به صورت دیجیتال در برابر ماهیت واقعی آنالوگ آنها در دسترس خواهند بود. در مرحله بعد به منظور تجزیه زبری به مقیاسهای مختلف از تجزیه سیگنال دو بعدی در دسترس به مقیاسهای مختلف با استفاده از توابعی به نام موجک استفاده شده و زبریهای چند مقیاسی حاصل می شوند. برای مقداردهی به زبریهای چند مقیاسی از استاندارد های مکانیکی استفاده شده و زبری موثر از روی نتایج مقدار دهی بدست می آید رفتارهای مختلف مکانیکی و هیدرولیکی درز سنگی با توجه به زبری موثر برررسی می شوند نتایج مدلسازی ارایه شده با نتایج آزمایشات روندی مشابه دارند.

جریان سیال وهدایت هیدرولیکی در توده سنگ ناپیوسته ،یک موضوع گسترده در علم مکانیک سنگ است و نقش مهمی در بسیاری از زمینه های مهندسی مانند یدرولوژی،عمران،نفت ،ذخایر ژیوترمال دفن زباله های خطرناک دارد .در سالهای اخیر ایزوله کردن فضاهای زیر زمینی از نفوذ و یا خروج مواد شیمیایی و باطله های اتمی به دلیل اهمیت مسایل زیست محیطی توجه زیادی را در مکانیک سنگ به خود معطوف کرده است .فهم رفتار مرکب هیدرو مکانیکی توده سنگ و پیش بینی رفتارتوده سنگی تحت اندر کنش بین تنش -تغییر شکل پذ یری– توزیع هدایت هیدرولیکی ،مستلزم درک رفتار هیدرو مکانیکی درز است. گسترش روشهای غیر یک به یک(موازی سازی) در حل مسایل مهندسی،به عنوان ابزار مدلسازی غیر مستقیم،حایز اهمیت است.از جمله ی این روشها می توان به سیستم های هوشمند، شبکه های پیچیده ،اتو مات سلولی ونظایر آن اشاره کرد. از جمله روش های سیستم های هوشمند، می توان به انواع شبکه های عصبی ،سیستم های فازی، اشاره کرد. (rough set theory) ،سیستم های ترکیبی عصبی -فازی ،مجموعه های راف به دلیل پیچدگی جریان سیال در داخل درز،استفاده از روشهای یک به یک(مستقیم- تحلیلی،عددی) دارای پیچیدگی های خاص خود است،بنابراین،استفاده از روشهای غیر یک به یک نظیر شبکه های عصبی ،سیستم های فازی و نظایر ضروری به نظر می رسد.از سوی دیگر استفاده از سیستم های هوشمند در استخراج اطلاعات از داده های آزمایشگاهی ،به دلیل کارایی وانعطاف پذیری بالا در تحلیل داده ها ، در طول سالهای اخیر گسترش زیادی پیدا کرده اند. در این تحقیق سعی بر ان است که با بکارگیری بعضی از سیستم های هوشمند وشبکه های پیچیده بر روی نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی درزهای سنگی موجود در پایگاه داده در دسترس ، به پیش بینی رفتار مرکب هیدرو مکانیکی یک درز سنگی پرداخته شود .همچنین استخراج اطلاعات از داده ها ی در دسترس ،هدف دیگر این پروژه است. نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی، حاصل ازمایشات و مدلسازی های وسیعی است که شریف زاده و همکاران در این مورد انجام داده اند.

آنالیز تراوش و آببندی پی و تکیه گاهها یکی از مراحل اساسی و ضروری در طراحی سدها است که در بسیاری از موارد احداث سد را در یک منطقه هم از جنبه اقتصادی و هم از نظر تحلیل پایداری غیر قابل توجیه می نماید. در رابطه با برآورد مقدار نشت علاوه بر خصوصیات ساختگاه از جمله نوع سنگها میزان دوام، قابلیت انحلال، هوازدگی و از این قبیل توجه به وضعیت درزه داری به علت قابلیت گذردهی بالای جریان از آن در مقایسه با تخلخل بین دانه ای ماده سنگ بسیار حایز اهمیت است. از طرفی میزان گذردهی توده سنگ به دلیل تغییراتی که در بازشدگی درزه ها ایجاد می شود بسیار تاثیر پذیر از تنشهای موثر وارد بر آن است. ساختگاه سد در حین احداث و پس از آبگیی دستخوش تغییرات زیادی در تنشهای موثر وارد بر آن می شود بنابراین بررسی رفتار هیدرومکانیکی در برآورد میزان نشت از ساختگاه از اهمیت ویژه ای برخوردار است از طرفی برآورد میزان تراوش از توده سنگ به سبب ساختار پیچیده ناشی از وجود درزه در مقیاس بزرگ با روشهای تحلیلی و محاسبات دستی بسیار وقت گی و چه بسا غیر قابل انجام است. بنابراین با توجه به موارد ذکر شده در این تحقیق سعی شده است به کمک مدل سازی عددی روش المان مجزا تخمینی از وضعیت تراوش با در نظر رفتن رفتار متقابل هیدرومکانیک توده سنگ در پی سد گتوند علیا در مراحل مختلف آبگیری آن به انجام شود .دلیل ماهیت پروژه و لزوم آنالیز جریان در هر سه بعد از نرم افزار 3dec که قابلیت مدل سازی سه بعدی جریان را داراست استفاده شده است. با توجه به وارد شدن درزه در ساختار مدل و در نظر گرفتن تاثیر توامان تنش -نفوذپذیری شرایط مدل نزدیکی بیشتری به شرایط طبیعی ساختگاه نسبت به روشهای مرسوم مدل سازی به روش المان پیوسته دارد. بر اساس نتایج تحلیل عددی حداکثر عمق نفوذ آب در تراز حداکثر آبگیری در هر سه بعد حدود 110 متر و حداکثر دبی نشت در فاصله بین دو تکیه گاه بین 3،2 تا 16،8 متر مکعب بر ثانیه تخمین زده شده است. همچنین با در نظر گرفتن عدد ده به توان منفی هفت متر بر ثانیه به عنوان حد مجاز ضریب نفوذپذیری، حد آببندی در پی در حدود 85 متر تخمین زده شده است. همچنین مقایسه بین دبی جریان در تحلیل هیدرولیکی و هیدرومکانیکی نشانگر بالاتر بودن نرخ جریان در تحلیل هیدرولیکی است.

تحلیل برگشتی، تکنیک مفیدی برای ارزیابی پارامترهای ژیومکانیکی سازه های زیرزمینی و سطحی با تکیه بر اندازه گیری های برجای متغیرهای کلیدی مانند جابجایی، تنش و کرنش در ساختگاه طرح است. این پارامترها برای تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری سازه ها بسیار ضروری هستند. در این تحقیق با توجه به طبیعت ناپیوسته توده سنگ در برگیرنده مغار نیروگاه سیاه بیشه از نظر ابعاد بلوک ها و آرایش و فاصله داری درزه ها از روش المان مجزا به منظور تحلیل عددی سه بعدی استفاده شد. در ادامه تحلیل برگشتی مغار نیروگاه با استفاده از روش مستقیم مبتنی بر جابجایی و بر اساس الگوریتم بهینه سازی تک متغیره انجام شد و پارامترهای ژیومکانیکی بهینه توده سنگ دربرگیرنده مغار و نیز نسبت تنش به دست آمد. سپس با توجه به تأثیر مهم پارامترهای درزه ها بر روی نتایج حاصل از مدلسازی عددی، تحلیل برگشتی به منظور یافتن مقادیر بهینه سختی قایم و سختی برشی درزه ها و نیز مقادیر بهینه چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی آنها انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی عددی با نتایج کشیدگی سنج های نصب شده در محدوده مغار نیروگاه روند یکسانی را نشان داده و صحت مدلسازی عددی و نتایج حاصل از تحلیل برگشتی را تصدیق میکند. در ادامه تحلیل معمولی مغار نیروگاه در شرایط طبیعی با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل برگشتی انجام شد. نتایج تحلیل ها نشان داد که مغار نیروگاه در شرایط طبیعی پایدار بوده و سیستم نگهداری موجود کارایی خوبی در کنترل جابجایی ها دارد. پس از راه اندازی پروژه سیاه بیشه و آبگیری سد پایین دست، تراز تاج مغار نیروگاه در حدود 30 متر پایین تر از تراز سرریز سد پایین دست و در شرایط اشباع قرار خواهد گرفت. لذا تحلیل پایداری بلند مدت مغار نیروگاه در این شرایط انجام شد. نتایج تحلیل ها در شرایط اشباع نشان داد که با توجه به نزدیکی مغار نیروگاه به مخزن سد پایین دست، میزان فشار منفذی و فشار بلند کننده در سطوح درزه های محدوده مغار نیروگاه افزایش یافته و موجب ریزش مغار نیروگاه در محدوده ایستگاههای دوم و سوم ابزاردقیق بویژه در دیواره پایین دست می شود. با توجه به اینکه حفاری مغار نیروگاه به اتمام رسیده است به منظور تضمین پایداری بلند مدت مغار در شرایط اشباع، اجرای پرده آب بند در اطراف مغار نیروگاه پیشنهاد شد.

با توجه به توسعه روزافزون شبکه های حمل ونقل زیرزمینی، پیچیدگی و گسترش آنها، تامین هوا با کیفیت مطلوب، به وسیله سیستم تهویه از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مطالعه سعی شده است با استفاده از روابط و تئوری های موجود، تغییرات عوامل بیرونی و داخلی تونل ها را بررسی کرد و با تحلیل نتایج حاصل به بهینه سازی سیستم تهویه محیطی مترو کمک کرد. این تحقیق بیشتر بر روی سیستم کنترل محیطی مترو و تونل های زیرزمینی حد فاصل ایستگاه ها در طرح توسعه خط یک متر تهران حدفاصل میرداماد تا تجریش متمرکز شده است. محاسبات نشان می دهد که کل گرمای داده شده به محیط در حدود 2600 کیلو وات است که به منظور بهسازی هوای محیط مترو، تهویه برودتی با روش رطوبت زنی در طول ایستگاه ها و تونل های مترو در نظر گرفته شده است. با توجه به محاسبات انجام شده، شدت جریان هوای مورد نیاز در ایستگاه 50 متر مکعب در ثانیه و در هر یک از تونل های مجاور ایستگاه 19 متر در ثانیه است و در صورت استفاده از سیستم مکش زیرسکویی با آهنگ مکش 25 متر مکعب در ثانیه، حجم هوای مورد نیاز در ایستگاه به 35 متر مکعب در ثانیه کاهش میابد. به منظور بهینه سازی سیستم تهویه، لازم است مطالعات بیشتری بر روی استفاده از درب های جدا کننده سکو و دیوار ایمنی بین خطوط، انجام شود.

به علت طبیعت ناهمگن زمین و وجود عدم قطعیت در داده¬های اولیه طراحی، پروژه¬های تونلسازی در همه قسمت های درگیر در پروژه تحت تأثیر ریسک قرار می¬گیرند. در طراحی الگوی نگهداری تونل، تعیین پارامترها به صورت کمی مشکل است، همچنین اگر این پارامترها از دقت کافی برخوردار نباشند، ریسک¬های غیرمنتظره ای، همچون کاهش پایداری تونل یا خسارات اقتصادی ناشی از میزان بیش از اندازه نگهداری ها رخ می دهد. در این تحقیق راه¬کاری برای تعیین الگوی نگهداری براساس تحلیل ریسک به کمک درخت تصمیم¬گیری، بر اساس هزینه ساختمان تونل و هزینه¬های مورد انتظار از خسارت ناشی از شکست سیستم نگهداری ارائه شده است. بدین منظور ابتدا نوع توزیع احتمال و مقادیر میانگین و انحراف معیار هر یک از پارامترهای ورودی برای روش همگرایی- محدودیت شامل زاویه اصطکاک داخلی، مقاومت فشاری توده¬سنگ و مدول دگرشکلی برای مقطع خاصی از تونل اکتشافی تالون با کلاس توده سنگ iii به دست آمد. سپس 18 الگوی نگهداری مختلف، شامل ترکیب پیچ سنگ¬های غیرتزریقی با قطرهای 20 و mm25، در شبکه¬هایی منظم به فواصل 1، 1.5 و m2 با طول m3.6 به همراه 5، 10 و cm15 شاتکریت، همراه با یک لایه تور سیمی در شبکه cm10×10 و با قطرmm6 برای تحلیل در نظر گرفته شد. با مشخص نمودن توزیع هر یک از پارامترهای ورودی، تحلیل همگرایی- محدودیت به کمک روش ارزیابی سه نقطه¬ای و شبیه¬سازی مونت کارلو با 10000 مرتبه تکرار به روش نمونه¬گیری تصادفی و برای کیلومتر 1968 الی 2011 با استفاده از نرم¬افزار rocsupport صورت گرفت. خروجی¬های روش شبیه¬سازی مونت کارلو و ارزیابی نقطه¬ای شامل توزیع ضریب ایمنی و احتمال شکست برای هر سیستم نگهداری و در هر مقطع هستند. نتایج نشان دادند که ضرایب اطمینان عموماً دارای توزیع نرمال و لاگ-نرمال هستند. هزینه ساختمان تونل، از مجموع هزینه هر متر حفاری تونل¬ اکتشافی تالون، برابر با 22.4 میلیون ریال، و هزینه اجرای هر الگوی نگهداری به دست آمد. با مرتبط نمودن هزینه¬های هر الگوی نگهداری به احتمال شکست و شدت خسارت وارده، ارزش منتظره خسارت ناشی از ریزش تونل در درخت تصمیم¬گیری برای الگوهای نگهداری مختلف برآورد شد. در نهایت ریسک برای هر یک از الگوهای نگهداری با در نظر گرفتن هزینه های ساختمان و هزینه های خسارت ناشی از ریزش در تونل به صورت کمی تعیین شد. بهترین الگوی نگهداری اولیه پیشنهادی در این مقطع شامل الگوی شماره 9 با ترکیبی از پیچ¬سنگ¬های با قطر 25 میلیمتر به طول 3.6 متر، در شبکه¬ای با فاصله¬داری 2 متر به همراه یک لایه توری سیمی به قطر 6 میلیمتر و در شبکه¬های 10×10 سانتی¬متری به اضافه 15 سانتی¬متر شاتکریت بود که دارای حداقل ریسک است. مقدار ریسک به دست آمده برای الگوی نگهداری شماره 9 در روش مونت¬کارلو برابر با 29926000 ریال و در روش ارزیابی نقطه¬ای برابر با 30380000 ریال است