مطالعه و بررسی اثر لهیدگی در تونل انتقال آب گلاب با در نظر گرفتن رفتار تابع زمان سنگ و نرخ پیشروی دستگاهtbm

یکی از عوامل مهمی که در توده سنگ های ضعیف باعث بروز مشکل در عملیات تونل سازی می شود، پدیده مچاله شوندگی است. تنش های القایی باعث ناپایداری در سنگ های ضعیف می شوند که با مفهوم مچاله شوندگی توصیف می شوند. مچاله شوندگی رفتاری در رابطه با تغییر شکل توده سنگ ضعیف و ویژگی های مقاومتی آن می باشد. این پدیده با تغییر شکل های بزرگ و همگرایی های وابسته به زمان در طی حفاری تونل همراه است. در اثر ایجاد و ترکیب تنش های القایی، تنش موجود از حد مقاومت برشی گذشته و توده سنگ به داخل محدوده حفر شده رانده می شود. این تغییر شکل ها ممکن است در طی حفر تونل یا در دوره زمانی طولانی مدت ادامه داشته باشد. تونل انتقال آب گلاب در استان اصفهان در حاشیه جنوب شرقی دره زاینده رود و سد تنظیمی زاینده رود واقع شده است. این تونل با هدف انتقال آب زاینده رود به کاشان به میزان 2 متر مکعب در ثانیه حفر شده است. این پروژه به طول تقریبی 5/10 کیلومتر، شامل تونل اصلی، تونل دسترسی و ایستگاه پمپاژ زیرزمینی می باشد. روش حفاری این تونل به صورت مکانیزه و با استفاده از یک دستگاه ماشین حفاری تمام مقطع با شیلد تلسکوپی و سیستم نگهداری آن پوشش بتنی پیش ساخته (سگمنت) از نوع هگزاگونال می باشد که از دهانه ورودی به سمت دهانه خروجی با شیب منفی حفاری شده است. توده های سنگی مسیر تونل عمدتاً انواع سنگ های شیست، میکاشیست، اسلیت، شیل، ماسه سنگ، سنگ آهک و کنگلومرا می باشد. بنابراین احتمال پتانسیل مچاله شوندگی در سنگ های فوق وجود دارد. به همین منظور در این پروژه، به ارزیابی این پدیده به روش های تجربی، تحلیلی و نیمه تحلیلی پرداخته شده است. سپس مقطع بحرانی از نظر بیشترین پتانسیل مچاله شوندگی تعیین شده و در نهایت مدل سازی عددی این پدیده انجام شده است. در این تحقیق بر اساس نتایج حاصل از روش های تجربی و تحلیلی، توده سنگ های مقطع فیلیتی به عنوان مقطع مچاله شونده شناسایی شد. در مرحله بعد پارامترهای خزشی مقطع فیلیتی مطابق با مدل برگر در آزمایشگاه استخراج شد. سپس مدل سازی مقطع فیلیتی با استفاده از نرم افزارهای flac2d وflac3d با مدل برگر به مدت 100 روز (دراز مدت) انجام شد. نتایج این مدل سازی جابجایی های بسیار بزرگی را نشان داد که ناشی از کیفیت بسیار پایین توده سنگ در این پهنه از تونل است. نتایج مدل سازی عددی در کوتاه مدت، نشان داد که سپر tbm در این مقطع گیر خواهد کرد. همچنین مدل سازی این مقطع در دراز مدت، ناپایداری و شکست سیستم نگهداری سگمنتی را نشان داد. طبق گزارشات محلی پروژه، سیستم نگهداری سگمنتی این پهنه از مسیر تونل، دچار شکست شده که با نتایج حاصل از روش های عددی و تحلیلی مطابقت دارد. در پایان این مطالعه نیز، برای سیستم نگهداری مقطع فیلیتی پیشنهاداتی داده شده است.