ارزیابی خصوصیات ژئومکانیکی توده‌‌سنگ‌های مسیر تونل پیرشریف واقع در آزاد راه اراک-خرم‌آباد و پیشنهاد سیستم نگهدارنده بر اساس روش‌های تجربی و عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی تهران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی تهران

3 گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اصفهان

چکیده

در این پژوهش به منظور تعیین پارامترهای ژئومکانیکی و برآورد کیفیت توده‌های سنگی و تمهیدات سیستم نگهدارنده مقدماتی برای تونل پیرشریف، از روش‌های مختلف تجربی و عددی استفاده شد. در روش تجربی از چهار سیستم طبقه‌بندی RMR (طبقه‌بندی ژئومکانیکی توده‌سنگ)، Q (شاخص کیفی تونل‌زنی)، GSI (اندیس مقاومت زمین‌شناسی) و RMi (شاخص توده‌سنگ) استفاده گردید. در روش عددی نیز از روش تعادل حدّی (نرم‌افزار Unwedge) و روش المان محدود (نرم‌افزار Phase2) استفاده شد. هم­چنین به منظور تخمین پارامترهای مقاومتی توده‌سنگی از معیار تجربی هوک - براون استفاده شد.
نتایج تحلیل‌های تجربی نشان داد که مقطع اول تونل نسبت به مقطع دوم آن شرایط ناپایدارتری دارد. نتایج تحلیل با Unwedge نیز نشان داد که بیش­ترین نوع ناپایداری، لغزشی و ریزش‌های گوه سنگی از دیواره و سقف تونل می‌باشد. هم­چنین تحلیل با Phase2 مشخص کرد که حفر یک مرحله‌ای به علت ایجاد جابه‌جایی‌های بیش از حد مجاز، امکان‌پذیر نیست. لذا حفاری در دو مرحله‌ی حفر طاق و پاطاق پیش‌بینی شد. در ادامه سیستم نگهداری موقت با استفاده از روش‌های تجربی و عددی پیشنهاد گردید. در نهایت اینکه باید در نظر داشت که چگونگی استفاده روش‌های مختلف تجربی و عددی در طراحی تونل از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا که، به ترتیب از روش‌های تجربی به روش‌های عددی بر میزان دقت و اعتمادپذیری طراحی انجام شده، افزوده می‌شود. البته باید ذکر کرد که این روش‌ها جدا از یکدیگر نبوده، بلکه با قرارگیری در راستای یکدیگر می‌توانند موجب تکامل روند طراحی سازه‌های زیرزمینی گردند و نتایج قابل اطمینان‌تری نسبت به حالتی که تنها از یک روش استفاده شود، ارائه نماید. هم­چنین استفاده از روش‌های متعدد و جدید تجربی می‌تواند در صحت‌سنجی نتایج روش‌های عددی که معمولاً خطایشان مشهود نیست، کمک نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the geomechanical properties of rock masses freeway tunnel Pyrshryf located in Arak-Khorramabad and suggested support system based on empirical and numerical methods

نویسندگان [English]

  • Ali Mahmudian heris 1
  • Mohammadreza asef 1
  • Ali Ganbari 2
  • Hossein Gorbani 3
چکیده [English]

In this study, to determine the parameters of the rock mass quality Geomechanical and estimates and preliminary measures for tunnel maintenance system Pyrshryf, different methods have been used experimentally and numerically. In the case of four classification system RMR (rock mass Geomechanical classification), Q (quality index tunneling), GSI (Geological Strength Index) and RMi (rock mass index) was used. The numerical method of limit equilibrium method (software Unwedge) and finite element method (the software Phase2) were used. In order to estimate the parameters of the rock mass resistance criteria Hoek - Brown was used.
The empirical analysis results showed that the first section of the tunnel to the second level, where conditions are unstable. The analysis also showed that the Unwedge instability, landslides and rock from the walls and roof of the tunnel is wedge manure. Phase2 analysis also revealed that the drilling of a step due to movements over the standards is not possible. The drill holes in two phases of the vault and Patagh was predicted. The following temporary storage system using experimental and numerical methods were proposed. Finally, it should be noted that the use of experimental and numerical methods in tunnel design is of great importance, because, in order numerical methods on the accuracy and reliability of the experimental procedures were carried out, are added. It should be noted that these methods are not mutually exclusive, but being in line with each other can lead to the development of the underground structures are designed and reliable results than when only a method is used, the provide. The use of multiple methods and new experimental results can be validated numerical methods that are usually not visible with their tolerance, will help.

کلیدواژه‌ها [English]

  • geomechanics
  • rock mass
  • tunnel Pyrshryf
  • system support
  • FEM

[1]    آقانباتی، ع (1383) زمین‌شناسی ایران. چاپ دوم، تهران، انتشارات سازمان زمین­شناسی و اکتشاف معدنی.

[2]    سینگ، ب؛ و گوئل، ر (1382) طبقه‌بندی توده‌سنگ‌ها. ترجمه سیاوش تقی­پور و مهدی رخشنده، تهران، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر.

[3]    مهندسین مشاور طاها (1392) گزارش زمین­شناسی مهندسی تونل­های مسیر آزاد راه اراک-خرم آباد.

[4]  Bieniawski, Z. T (1989) Engineering Rock Mass classification. Wiley, New York: 251 pp.

[5]  Cai, M. K (2004) Estimation of rock mass deformation modulus and strength of jointed hard rock masses using the GSI system. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 41, 3-19.

[6]  Grimstad, E. a (1993) Updating the Q-System for NMT. Proc. Int. Symp. on Sprayed Concrete - modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support. Fagernes, (eds Kompen, Opsahl and Berg). Oslo: Norwegian Concrete Assn.

[7]  Hoek, E. M (1998) Applicability of the Geological Strength Index (GSI) classification for very weak and sheared rock masses. The case of the Athens Schist Formation. Bull. Engg. Geol. Env. 57, 151-160.

[8]  Hoek, E., Carranza-Torres, C., & Corkum, B (2002) Hoek-Brown failure criterion-2002 edition. Proceedings of NARMS-TAC: p. 267-273.

[9]  Hsiao, F., Wang, C., & Chern, J (2009) Numerical simulation of rock deformation for support design. Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.24, 14-21.

[10] ISRM (1981) Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuities in Rock Masses. Rock Characterization, Testing and Monitoring, London. Pergamon, Oxford, 221 pp.

[11] Milne, D., Hadjigeorgiou, J., & Pakalnis, R (1998) Rock mass characterization for underground hard rock mines. Tunnelling and Underground Space Technology, 13 (4), 383-391.

[12] Palmström, A (2000) Recent developments in rock support estimates by the RMi. Norway, Journal of Rock Mechanics and Tunnelling Technology, vol. 6:1–19.

[13] Palmstrom, A (2009) Combining the RMR, Q, and RMi classification systems. www.rockmass.net, 25p.

[14] Sakurai, S (1997) Lessons learned from field measurements in tunneling. Tunneling and underground space technology, 12 (4), 453-460.

[15] Sakurai, S., Akutagawa, S., Takeuchi, K., & Shinji, M (2008) Back analysis for tunnel engineering as a modern observational method. Tunneling and Underground Space Technology , 185-196.

[16] Varadarajan, A., Sharma, K., Desai, C., & Hashemi, M (2001) Analysis of a powerhouse cavern in the Himalaya. Int. J. Geomech.1: 109-127.