بررسی اثر پوشش های بتنی بر پایداری و رفتار مکانیکی زون حفاری در سنگ با رفتار ویسکو الاستیک خطی

چکیده: بسته به سطح تنش وارده، نوع زمین و خواص فیزیکی و مکانیکی توده سنگ اطراف تونل، رفتار فضاهای زیرزمینی و زمین اطراف آنها اهمیت پیدا می کند. در این راستا بررسی رفتار تابع زمان تونل ها و پیش بینی رفتار درازمدت سازه های زیرزمینی طبعا از جایگاه خاصی برخوردار است. در این مطالعه بعد از توصیف رفتار خزشی و پارامترهای موثر بر آن، تعدادی از مدلهای پیشنهادی در حالت ویسکوالاستیک و ویسکوپلاستیک معرفی شده اند. در گام بعدی با استفاده از مدل ویسکوالاستیک برای پیش بینی تغییر مکان های تونل، مدلی در اطراف ناحیه حفاری با مقطع شبه دایره پیشنهاد شده است. سپس مدل پیشنهادی آباکوس(abaqus) مدلسازی شده و نتایج آن با نرم افزار4.00 flac مقایسه شده است. در انتها نیز نتایج حاصل از این تحقیق خلاصه شده است: • با افزایش اثر نسبت تنشهای افقی به قائم جابجایی شعاعی تابع زمان جدار تونل افزایش مییابد. • مدول بالک بر میزان جابجایی شعاعی تابع زمان جدار تونل به دلیل ایجاد کرنش های کوچک اثری ندارد. • لزوما در همه تونلها رفتار خزشی به معنای استفاده از پوشش نمی باشد. بارهای وارد بر تونلها می بایست بررسی شود. در برخی موارد مقدار این بارها کمتر از 50% مقاومت نهائی سنگ بوده و نیازی به استفاده از پوشش نمی باشد. • تغییر شکل های ناشی از خزش در مراحل اولیه بعد ار حفاری بیشتر مشاهده می شوند.ایجاد پوشش بلافاصله بعد از حفاری تا حد زیادی تغییر شکل ها را کاهش می دهد. • در پوشش های با ضخامت بیشتر، کنترل تغییر شکل ها بهتر بوده و فشار تماسی با افزایش ضخامت افزایش می یابد. • افزایش ضخامت پوشش ها تا یک حد معینی مقدار تنش ها و کرنش ها را کاهش و فشار تماسی را افزایش خواهد داد. از مقدار معینی به بعد اثر آن ثابت خواهد ماند. بنابراین بمنظور طراحی های اقتصادی می بایست این فاکتور نیز به عنوان عامل اصلی در نظر گرفته شود. • در نقاط تمرکز تنش که اغلب در نقاط گوشه مشاهده می شود، افزایش ضخامت بتن به عنوان راه حل کاهش این امر نمی باشد. بنابراین به جای این کار در این نقاط می توان از بتن متخلخل یا راک بولت استفاده نمود. • اندرکنش تونل-پوشش در تمام طراحی ها می بایست در نظر گرفته شود. • مقایسه نتایج abaqus و flac نشان می دهد که مدلسازی انتخابی درست انتخاب شده و تفاوت اندک در مقادیر به دلیل تقریب در محاسبه ثابت های لازم در هر دو نرم افزار می باشد.مقدار این خطا طبق محاسبات 1-3% برآورد شد که مقدار قابل قبولی برای صحت نتایج می باشد.