تأثیر نوسانات فشار بر شکست هیدرولیکی در تونل‌های تحت‌فشار با روباره کم

Abstract

در تحقیق حاضر با استفاده از روش اجزای محدود، اندرکنش سیال، سازه و سنگ در تونل تحت فشاری با پوشش بتنی در حالت دوبعدی مدل‌سازی می­شود. سیال داخل تونل با استفاده از المان­های آکوستیک که قابلیت شبیه‌سازی فشار­های هیدرودینامیکی را دارند، مدل­سازی می­شود. با اعمال فشار در دو حالت پایدار و گذرا و درنظر گرفتن اندرکنش سیال و سازه، به بررسی نحوه ترک ­خوردگی سنگ اطراف پوشش به‌عنوان مستعدترین مکان برای بروز این پدیده مخرب پرداخته می­شود. برای تحلیل جریان سیال در دو حالت پایدار و گذرا از نرم‌افزار HAMMER استفاده می­شود. سپس بارگذاری­های هیدرولیکی، به‌منظور تحلیل تنش به نرم‌افزار ABAQUS انتقال داده می­شود. برای بررسی ترک­ خوردگی المان­های سنگ اطراف پوشش از معیار شکست موهر-کولمب استفاده می‌شود. با اعمال فشار آب به تونل در حالت پایدار، حداقل میزان روباره برای ترک­ نخوردن سنگ مورد ارزیابی قرار می­گیرد. در نهایت با تغییر روباره موجود در روی تونل به بررسی تأثیر افزایش ارتفاع روباره بر شکست هیدرولیکی، در صورت بروز جریان­های گذرا در داخل تونل پرداخته می­شود و نتایج در قالب نمودار­هایی ارائه می­شود. نتایج نشان می­دهد که در حالت جریان گذرا، افزایش روباره الزاماً راه­کاری ایمن برای جلوگیری از بروز پدیده مخرب شکست هیدرولیکی نیست.