مطالعه عددی پایداری تونلهای بیضوی شکل براساس روابط اندرکنش سنگ

احتمالا اولین تونل ها در عصر حجر برای توسعه خانه ها با انجام حفریات توسط ساکنان شروع شد . این امرنشانگر این است که آنها در تلاشهایشان جهت ایجاد حفریات به دنبال راهی برای بهبود شرایط زندگی خود بوده اند. پیش از تمدن روم باستان، در مصر، یونان، هند و خاور دور و ایتالیای شمالی، تماما تکنیکهای تونل سازی دستی مورد استفاده قرار می گرفت که در اغلب آنها نیز از فرآیندهای مرتبط با آتش برای حفر تونل های نظامی، انتقال آب و مقبره ها کمک گرفته شده است. در ایران نیز از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آبهای زیر زمینی تونل هایی موسوم به قنات حفر شده است که طول بعضی از آنها به 70 کیلومتر و یا بیشتر نیز می رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر50000 رشته برآورده شده است. جالب توجه است که این قنات های متعدد، طویل و عمیق با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند. رومی ها نیز در ساخت قنات ها و همچنین در حفاری تونل های راه پرکار بودند. آنها در ضمن اولین دوربینهای مهندسی اولیه را در جهت کنترل تراز و حفاری تونل ها به کار بردند. اهمیت احداث تونل ها دردوران های قدیم، تا بدین جاست که کارشناسان کارهای احداث تونل درآن تمدن ها را نشانگر رشد فرهنگ و به ویژه رشد تکنیکی و توان اقتصادی آن جامعه دانسته اند.. در این تحقیق برای بررسی شکل تونل بر تنش ها و پایداری تونل، دو نوع تونل دایروی و بیضوی مدل گردید. برای بررسی ابعاد بر تنش ها و جابجایی در تونل ها، تونل های دایروی با قطرهای 6، 8 و 10 متر و تونل های بیضوی قائم به قطر10 به 8 و 7 به 5 مدل شد. برای بررسی تأثیر عمق در تنش ها و جابجاییها از تونل ها در عمق های 500 و 1000 متر مدل شد سپس جهت ایجاد حائل اطراف تونل، مصالح مختلف بتن غیرمسلج، بتن مسلح و شاتکریت در ضخامت-های 10 ، 30 و 50 سانتیمتر مدل شد که با این کار تأثیر ضخامت و نوع مصالح حائل بر پایداری اندرکنش و نمودارهای تنش- جابجایی مورد بررسی قرار گرفت. در زمان ایجاد حائل مش بندی فقط به اندازه ضخامت حائل مدل شده ایجاد می گردد. چراکه برای بررسی اندرکنش، تونل را بصورت مجزا و بدون اعمال بارسنگ و محیط اطراف تونل بررسی می کنیم این فشار بصورت فرضی و از داخل تونل به طرف بیرون اعمال می شود و پس از آن با بدست آوردن چند نقطه از تنش و جابجایی متناظر با آن منحنی حائل بدست می آید و بار دیگر با حذف حائل و درنظر گرفتن تونل با شرایط واقعی و با اعمال بارسنگ تنش و جابجایی متناظر با این فشار بدست می آید سپس با اضافه کردن فشار فرضی برخلاف بارسنگ نقطه تغییرشکل صفر را بدست می آوریم. از تلاقی دو منحنی محل اندرکنش حائل و سنگ و همچنین تنش و جابجایی متناظر با این اندرکنش بدست می آید.