ارزیابی تغییرشکل و گسترش ناحیه پلاستیک در توده سنگ تونل گلاب 2 اصفهان با روشهای تحلیل همگرایی همجواری و عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یزد

2 دانشکده مهندسی عمران

3 دانشگاه اصفهان

4 دانشگاه تبریز

10.22084/nfag.2019.19766.1387

چکیده

در این مطالعه از رویکرد تحلیلی دونکان- فاما (DFM) و روشهای عددی تفاضل محدود (FDM) مبتنی بر رویکرد تحلیل همگرایی همجواری (CCM) برای تعیین تغییر شکل، میدان تنش و گسترش ناحیه پلاستیک توده سنگ تونل گلاب 2 استفاده شده است. برای تحلیل و شبیه سازی از نرم افزارهای RocSupport و FLAC2D استفاده شده است. رویکرد CCM از منحنی های پاسخ زمین (GRC)، پروفیل تغییر شکل طولی (LDP) و شاخصه حائل (SCC) برای ارزیابی تغییرشکلها و جابجایی های دیواره تونل بهره می برد. شبیه سازی ارائه شده برای بحرانی‌ترین پهنه‌های تونل (پهنه 2 و 10 از میان 15 پهنه) پیاده‌سازی گردیده که عموماً از واحدهای زمین‌شناسی شیلی با میان لایه‌هایی از ماسه سنگ و سیلتستون تشکیل شده‌اند. پهنه‌های مورد بررسی دارای خصوصیات متغیر و تکتونیزه می باشند. این مساله بر روی رفتار مکانیکی مصالح تاثیر داشته و لهیدگی قابل توجهی را بر سیستم نگهداری وارد می آورد. بر پایه نتایج مدلهای تحلیلی و عددی که برای 4 بازه مقاومتی مصالح طراحی و منحنی های CCM برای این بازه‌ها ترسیم گردیده، مشخص شده که این پهنه‌ها به ترتیب تحت فشار داخلی 7.56 و 4.18 مگاپاسکال بوده و ناحیه پلاستیک حدود 2.85 و 2.88 متری را ایجاد نمایند. با پیاده سازی سازه مهاری با قبول 10 میلی‌متر جابجایی، ناحیه پلاستیک به 2.43 و 2.30 متر کاهش می‌یابد. در این شبیه‌سازی رویکرد عددی نسبت به روش تحلیلی دارای افت بوده و مهار را با صلبیت بیشتری دنبال می‌کند، اما روند CCM با شرایط محیطی همخوانی بهتری دارد. با مطالعه نمودارهای رفتاری مبتنی بر LDP، جابجایی تقریباً یکسانی را برای بازه‌های کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت برآورد نموده‌اند. با ارزیابی میدان تنش برجا برای پهنه‌های 2 و 10 مشخص گردیده که تغییرات میدان تنش در محدوده پهنه 10 بصورت ناگهانی بوده اما در پهنه 2 تغییرات پیوسته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Deformation analyses and plastic zone expansion in the tunnel Isfahan Golab 2 rock mass by convergence-confinement and numerical methods

نویسندگان [English]

  • Shahrzad Nikoobakht 1
  • Hamid Mehrnahad 2
  • Mohammad Azarafza 3
  • Ebrahim Asghari-Kaljahi 4
1 University of Yazd
2 Department of civil engineering, University of Yazd
3 University of Isfahan
4 University of Tabriz
چکیده [English]

In this study, analytical Duncan-Fama (DFM) and numerical finite difference (FDM) methods based on convergence-confinement (CCM) procedure was used to deformation analyses, stress field and plastic zone expansion estimation for rock mass of tunnel Golab 2 which simulated by RocSupport and FLAC2D softwares. The CCM approach utilizes ground response curves (GRC), longitudinal deformation profile (LDP), and support characteristic curves (SCC) to evaluate tunnel wall displacements. The simulation is implemented for the most critical tunnel zones (zones 2 and 10 out of 15 zones) which generally consisting of shale with sandstone and siltstone geological units. These zones have variable features and highly tectonised. The geotechnical investigation results are shown that these zones (especially zone 10) have lowest strength mechanical parameters which main focus of this study is on these zones. Based on the analytical and numerical models were obtained for the 4 classes by CCM (GRC-SCC) curves for these intervals, it is found that these zones are under internal pressure about 7.56 and 4.18 MPa, respectively. Also, produce a plastic zone of about 2.85 and 2.88 meters. As results implementing maintenance structure with a permitted 10 mm displacement can reduce the plastic zone to 2.43 and 2.30 meters in the studied zones as well as provided structural stability in 15 mm. In conditional simulation, although the numerical method rather than analytical method is more falls and followed greater rigidity support system, but the CCM process is better suited to environmental conditions. On the other hand, by studying LDP-based behavioral diagrams, the estimated displacement is approximately the same for the short-term, mid-term, and long-term intervals. As evaluating the in-situ stress field for zones 2 and 10, it was found that the stress field variations in zone 10 was sudden but zone 2 was followed by continuous deformation changes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Convergence-confinement method"
  • "Ground response curve"
  • "Support Characteristic Curves"
  • "Tunnel Golab 2"