ارزیابی عددی و آماری پدیده مچاله‌شوندگی در تونل غرب کرمانشاه

Abstract

در این پژوهش به پدیده مچاله‌شوندگی توسط روش‌های تجربی، نیمه‌تجربی و تحلیلی‌ـ‌تئوریک پرداخته شده، سپس مقطع بحرانی از نظر بیشترین پتانسیل مچاله‌شوندگی تعیین شده و در نهایت مدل‌سازی عددی و بررسی آماری این پدیده انجام شده است. در این تحقیق براساس نتایج حاصل از روش‌های تجربی و تحلیلی توده‌های سنگی مقاطع گورپی(Gu) و خرد شده (Cz) به عنوان مقاطع مچاله‌شونده شناسایی شدند. سپس مدل‌سازی این مقاطع توسط نرم‌افزار عددی تفاضل محدود پیوستهFLAC2D با مدل برگر به مدت 30روز (درازمدت) انجام شد. نتایج این مدل‌سازی جابجایی‌های بسیار بزرگی را نشان داد که ناشی از کیفیت بسیار پایین توده سنگ و روباره زیاد در این پهنه‌ها از تونل است. نتایج مدل‌سازی عددی کوتاه مدت، نشان داد که سپر TBM در این مقاطع گیر نخواهد کرد. همچنین مدل‌سازی این مقطع در درازمدت، پایداری سگمنتی را نشان می‌دهد ولی تأثیر این پدیده در دو مقطع مشکلی ایجاد نخواهد کرد. بررسی روش دیفرانسیل محدود پدیده مچاله‌شوندگی و آماری این تونل از نوآوری‌های مهم این پژوهش می‌باشد. پدیده مچاله‌شوندگی تونل می‌تواند پایداری و بهره‌برداری آن را به خطر بیاندارد. پیش‌بینی میزان جابجایی، کرنش شعاعی، کرنش برشی و گسترش ناحیه پلاستیک به عنوان تابعی از درجه مچاله‌شوندگی و عوامل تشدید‌کننده آن یکی از نیازهای اساسی حفر و نگهداری تونل است. مچاله‌شوندگی رفتاری در رابطه با تغییر شکل توده سنگ ضعیف و ویژگی‌های مقاومتی آن می‌باشد. این پدیده با تغییر شکل‌های بزرگ و همگرایی‌های وابسته به زمان در طی حفاری تونل همراه است. در اثر ایجاد و ترکیب تنش‌های القایی، تنش موجود از حد مقاومت برشی گذشته و توده سنگ به داخل محدوده حفرشده رانده می‌شود. این تغییر شکل‌ها ممکن است در طی حفر تونل یا در دوره زمانی طولانی مدت ادامه داشته باشد. تونل انتقال آب با طولی حدود 8550 متر و قطر884/6 متر در غرب ایران و استان کرمانشاه واقع است. بخش اعظمی از مسیر تونل از سنگ‌های آهکی به همراه شیل و مارن تشکیل شده و در آن چندین زون گسل به همراه ساختار تاقدیسی به چشم می‌خورد و حداکثر روباره در مسیر تونل 570 متر می‌رسد. این موضوع شرایط را برای وقوع پدیده مچاله‌شوندگی مهیا می‌کند. به همین منظور به ارزیابی، مدل‌سازی و تحلیل این پدیده در تونل پرداخته شد.