مقدمه:
امروزه اساس و مبنای تحلیل و طراحی‌های سازه‌های زیرزمینی و حفریاتی همچون تونل بر پایه اطلاعات دقیق مکانیک سنگی و زمین شناسی بوده واستفاده از نرم‌افزارهای مرتبط و تلفیق این داده‌ها و لحاظ نمودن آن در طراحی جزء لاینفک و اساسی می‌باشد.
در این پروژه که به آنالیز تونل امام زاده هاشم واقع در جاده هراز پرداخته‌ایم، سعی کرده‌ایم تا با جمع‌آوری اطلاعات کاربردی بر پایه مکانیک سنگ و برداشتهای زمین‌شناسی و استفاده از نرم افزارهای phases و unwedge به این مهم دست یابیم.
اساس و مبنای تحلیل :
ساختار زمین ساختی و تکتونیکی منطقة البرز مرکزی که محدودة احداث تونل امام زاده هاشم نیز جزء این منطقه می باشد ، ساختاری تکتونیزه و پردرزه(ریزشی) می باشد و با توجه به اینکه نمی توان تونلهای بزرگ مقطع را در این گونه مناطق به صورت تمام مقطع حفر نمود (بدلیل مشکل ریزش و نگهداری) عموماً اساس حفاری اینگونه تونلها بصورت نیم مقطع و با طراحی های مختلف و در ادامه نگهداری بصورت مرحله ای می باشد . بر این اساس مبنای آنالیز وتحلیل این تونل را بر اساس طراحی مقاطع مختلف قرار دادیم تا از این طریق بتوانیم بهترین شرایط را جهت کنترل و نگهداری گوه ها ( با توجه به تقسیم نیروی شکل خود گوه ها و حصول بهترین ضریب ایمنی ) و تعیین اثر انواع مختلف تنشهای اطراف تونل (تنش عمودی و تنش افقی و تنش هیدروستاتیکی و تحلیل آنها و بررسی ضریب ایمنی هر یک و برطرف کردن نقاط ضعف هر قسمت از طریق حفاری بصورت مقاطع هندسی مناسب و در نهایت نگهداری هر مقطع با توجه به شرایط محیطی و خود ایستایی سنگهای اطراف سازة زیرزمینی فراهم نماییم .
از محاسن این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد :
1- کنترل ریزش های ناگهانی قبل و بعد از نگهداری
2- کاهش هزینه های نگهداری در دراز مدت
3- افزایش ضریب ایمنی کاری
4- جلوگیری از تلفات جانی و مالی
5- طراحی و نگهداری سازة زیر زمینی قبل از اجراء و …
انواع مقاطع مورد بررسی :
در طراحی مقاطع و تحلیل آنها از دو نرم افزار Phases و Unwedge استفاده گردید و سعی خود را بر این گذاشتیم تا از مقاطی استفاده گردد که قابلیت اجرا را دارا بوده و عموماً در حفاری تونل از آنها استفاده شده است . بر این اساس شش مقطع بعنوان جبهة کار مورد بررسی قرار گرفت که در پیوست (1-1) آمده است و در نهایت بهترین مقطع بعنوان مقطع پیش روی انتخاب گردید که در تحلیل هر یک از نرم افزارهای فوق الذکر بصورت مفصل در مورد هر یک توضیح خواهیم داد .
محدودة مورد بررسی اطراف تونل نیز بر اساس تأثیر ایجاد یک حفرة زیر زمینی یعنی چهار برابر بیشترین شعاع تونل از جدارة تونل (4a) در نظر گرفته شد که در هر دو نرم افزا لحاظ گردید .
نحوة جمع آوری اطلاعات مربوطه :
از جمله مسائلی که باید به دقت به آن می پرداختیم جمع آوری اطلاعات مورد نیاز بود. با توجه به اطلاعات مکانیک سنگی حاصل از جمله روش RMR و Q و اطلاعات برداشتهای زمین شناسی شامل امتداد - شیب - فاصله داری دسته در زه ها و شناختن جنس لایه ها اطراف تونل و با توجه به گزارشات شرکت مهندسین مشاور توانستیم اطلاعات جزئی و در عین حال دقیق تر خود را بدست آوریم که در آنالیز هر یک از نرم افزارها بطور مفصل به آن خواهیم پرداخت .
نحوة ارائه تحلیل :
از آنجایی که تعداد مقاطع مورد مطالعه و محدوده های مورد بررسی از طریق این دو نرم افزار زیاد می باشد و بررسی هر حالت نیاز به ارائه تصاویر هر یک داشت ، سعی کردیم که در هر نرم افزار یک محدوده را بطور کامل و با ارائه تصاویر بررسی نماییم و بقیة محدوده ها و مقاطع را پس از آنالیز نهایی در قالب یک CD ضمیمة این پایان نامه کنیم و فقط نتایج و توضیحات مربوط به هر محدوده و مقطع را بصورت مکتوب ارائه دهیم که در نهایت علاقه مندان می توانند با مراجعه به CD مورد نظر به هر یک از اطلاعات دست یابد .
2-1 روشهای مورد استفاده جهت طبق بندی توده های سنگ
برای طبقه بندی توده های سنگ چندین روش متکی بر پارامترهای ژئوتکنیکی مختلف موجود است تفاوت بین این روشها در انتخاب پارامترها و چگونگی کاربرد آنها در اندازه دهی است . مهمترین روشهای تجربی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از :
1- روش بینیا و سکی یا RMR
2- روش بارتن یا Q
2-1-1 روش بینیا و سکی BIENIAWDKI
مهندس بینیا و سکی پنج پارامتر را جهت درجه بندی سنگها در نظر می گیرد :
1- مقاومت فشاری ساده یا آزمایش فرانکلین (برای سنگهای سخت )
2- R.Q.D برای مشخص کردن کیفیت سنگ
3- فواصل در زه ها ،منظور از در زه تمام انواع ناپیوستگیهای سنگ می باشد - ( چینه بندی سنگ ، شیستی بودن ، شکاف در سنگهای رسوبی)
4- نوع در زه ها
5- ورودیهای آب
مقادیر مربوط به این پارامترها در جدول شماره 2-1-1-1 پیوست درج شده است .
به هر پارامتر یک نمره داده می شود که مجموع این نمرات کیفیت سنگ را مشخص می کند پس از جمع کردن نمرات حاصل برای پنج پارامتر اصلی و منظور نمودن درجه بندی سنگ (از خیلی خوب تا خیلی بد) از جدول شماره 2-2-1-3 استفاده می گردد .
همچنین برای تعیین زمانی که در طول آن قسمت حفاری شده بدون حائل بندی پایدار خواهد ماند نیز ازنمودار شماره 2-2-1-4 استفاده می شود .
با حاصل جمع نمره هائی که بدست می آید . رده بندی سنگ را که R.M.R نامیده می شود ، تعیین می کنند .
جدول2-1-1-1 تعیین مقاومت فشاری و RQD و فواصل در زه ها و نوع در زه ها
2-R.Q.D
1- مقاومت سنگ
% R.Q.D
نمره
شاخص فرانکلین
مقاومت فشاری
نمره
100-90
20
› 8 Mpa
› 200 Mpa
15
90-75
17
4-8 Mpa
100-200 Mpa
12
75-50
13
2-4 Mpa
50-100 Mpa
7
50-25
8
1-2 Mpa
25-100 Mpa
4
‹25
3
شاخص غیر قابل استفاده
10-25 Mpa
2
شاخص غیر قابل استفاده
3-10 Mpa
1
شاخص غیر قابل استفاده
1-3 Mpa
صفر
4- نوع در زه ها
3- فاصله در زه ها
- سطح بسیار زبر ناپیوسته جداره ها
30
در تماس جداره های سالم
›2 متر
20
-سطوح کمی زبر ضخامت‹1 میلیمتر
25
جداره های سالم
2-6/0 متر
17
- سطوح کمی زبر ضخامت › میلیمتر
20
جداره های هوازده
600-200 متر
13
- سطوح بسیار صیقلی با پر شدگی ‹5 میلیمتر
10
یا در زباز 1 تا 5 میلمتر در زه های پیوسته
200-600 میلمتر
8
- پرشدگی شل › 5 میلمتر
0
یا در زه های پیوسته› 5 میلمتر
‹ 60 میلمتر
3
5- ورودهای آب (آبهای زیر زمینی)
نمره
آبهای زیر زمینی
فشار آب تنش اصلی
بده روی 10 متر
15
کاملاً خشک
صفر
بدون هیچگونه ورود آب
10
نسبتاً خشک
1/0-0
‹10 لیتر در دقیقه
7
نشتاب آب حفره ای
صفر تا 2/0
25-125 لیتر در دقیقه
صفر
مایل جدی ورود آب
› 5/0
› 125 لیتر در دقیقه
جدول 2-1-1-3 تعیین رده‌بندی سنگ (RMR)
نمره مجموع
81-100
61-80
41-60
21-40
20›
رده سنگ و تشریح
1
بسیار خوب
2
خوب
3
متوسط
4
بد
6
بسیار بد
زمان متوسط ایستایی
10 سال برای برد 5 متر
6 یا 5 برای برد 4 متر
یک هفته برای برد 3 متر
5 ساعت برای برد 5/1 متر
10 دقیقه برای برد 5/0 متر
(y)
زاویه اصطکاک توده سنگ
‹
45-35
35-25
25-15
15›
(c)
چسبندگی توده سنگ
Kpa 400 ‹
Kpa300-400
Kpa200-300
Kpa100-200
Kpa100›
2-1-2 روش بارتن BARTON
معیار کیفیت سنگ (Q) از روی شش پارامتر ژئوتکنیکی که بصورت زیر ترکیب شده اند محاسبه می شود .
...
88 صفحه فایل Word
دانلود پروژه مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تکتونیکی منطقة البرز مرکزی (محدودة احداث تونل امام زاده هاشم)
