طراحی و محاسبات مقاوم سازی تونل

طراحی و محاسبات مقاوم سازی تونل قبل از وقوع زلزله و پس از وقوع آن به دلیل نقش این سازه ها در مدیریت بحران شهری و ایجاد خطرات جانی برای شهروندان در صورت آسیب دیدگی، از اهمیت خاصی برخوردار است. حالات مختلف آسیب تونل ها می تواند به یکی از اشکال آسیب های گسترده جزیی (مثل افتادن چند سنگ و ترک های جزیی در تونل ها)، آسیب متوسط تونل (به صورت ترک های متوسط در پوشش و فروریزش سنگ) و آسیب گسترده تونل (به صورت نشست های جدی در یک ورودی تونل و ترک های گسترده در پوشش تونل) باشد.

مهم ترین روش های طراحی و محاسبات مقاوم سازی تونل عبارت است از:

استفاده از راک بولت و میل مهار

استفاده از شاتکریت بتنی

دیواره ها و سقف تونل با استفاده از الیاف و ورق های FRP

تونل به روش تزریق اپوکسی

استفاده از ورقه های فولادی

هر کدام از این روش ها غالبا مبتنی بر نوع پوشش و خاک محل احداث تونل مورد استفاده قرار می گیرند.

طراحی و محاسبات مقاوم سازی تونل به عنوان یکی از سازه های حساس و با اهمیت هنگام وقوع زلزله به دلیل مدفون بودن و طول زیاد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در کشور ایران به دلیل قرار گیری آن در منطقه لرزه خیز باید  آسیب پذیری سازه های مختلف در برابر زلزله مورد بررسی و آنالیز قرار گیرد. یکی از این نوع سازه ها تونل ها هستند. تونل ها امروزه در مدیریت شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند چرا که بدون وجود آن ها بسیاری از تاسیسات و خدمات شهری در کلان شهرهای امروزی قابل اجرا نمیباشد.

حالات مختلف آسیب تونل ها می تواند به یکی از اشکال آسیب های گسترده جزیی (مثل افتادن چند سنگ و ترک های جزیی در تونل ها)، آسیب متوسط تونل (به صورت ترک های متوسط در پوشش و فروریزش سنگ) و آسیب گسترده تونل (به صورت نشست‌های جدی در یک ورودی تونل و ترک های گسترده در پوشش تونل) باشد.

-روش های تحلیلی طراحی و محاسبات مقاوم سازی تونل

وضعیت تنش و تغییر شکل های اطراف تونل به کمک راه حل های فرم بسته، روش های عددی و مدل سازی فیزیکی مطالعه شده و نگهداری مناسب طراحی می شود.

-روش های مشاهده ای

به کمک ابزار بندی و پایش حرکات زمین حین حفاری و همچنین تحلیل اندرکنش زمین-سیستم نگهداری اقدام به نگهداری تونل می نمایند. این روشش در تونل زنی جدید اتریشی (NATM) و محدود سازی تقارب (Confinement Convergence ) کاربرد دارد.

-روش های تجربی طراحی و محاسبات مقاوم سازی تونل

بر اساس تحلیل های آماری تجارب بدست آمده از پایداری پروژه های انجام شده پیشین و همچنین به کمک روش های رده بندی توده سنگ نگهداری تونل طراحی می شود.

اندازه گیری بار وارده بر تونل از طرف توده سنگ کار بسیار پیچیده ای است.

این پیچیدگی از دشواری طراحی و محاسبات مقاوم سازی تونل محاسبه تنش های اولیه توده سنگ ناشی نمی شود بلکه عامل اصلی این پیچیدگی توزیع تنش های القایی است که پس از حفر تونل در توده سنگ ایجاد می شوند

زیرا مقدار و راستای این تنش ها تحت تاثیر عوامل متعددی از قبیل جنس سنگ، ابعاد فضای حفاری، روش حفاری، صلبیت نگهداری، مدت زمانی که حفره بدون نگهداری می ماند و... قرار دارد.

طبق نظر ترزاقی بار وارده بر تونل برابر است با وزن مرده ارتفاع مشخصی از مصالح بالا سر تونل است که اگر نگهداری نصب نشود به داخل حفره ریزش می کنند. این مصالح خرد شده خود به خود قوسی در بالای تونل ایجاد می کنند و توده سنگ بالای آن پایدار است.