شبيه سازي آسيبب وارده به سگمنت هاي ساخته شده از الياف فلزي (مطالعه موردي: تونل چم شير)

چكيده
سیستم نگهداری تونلهای حفر شده به وسیله ماشینهای تمام مقطع ) TBM ( از مجموعهای از قطعات پیشساخته بتنی تشکیلیافته است. این قطعات در محلی خارج از تونل تولید شده و جهت نصب به وسیله ماشین حفار، به داخل تونل منتقل میشوند.بکارگیری الیاف در بتن به عنوان تقویت کننده ای است که از جمله مزایای آن افزایش سرعت ساخت و کاهش هزینه های کارگریمی باشد. با توجه به بررسی های انجام گرفته، پوشش تونل سهم مهمی در هزینه های اجرایی ساخت تونل دارد. بنابراین طراحی پوششتونل ها، مخصوصا تونل های حفاری شده با دستگاه TBM از اهمیت خاصی برخوردار است. ساخت قطعات پوشش تونل با استفاده ازالیاف به منظور سرعت بخشیدن به اجرای پروژه، کاهش هزینه های اجرا، افزایش کیفیت بتن و افزایش دوام سازه تونل می باشد. یکیاز مزایای بتن الیافی نسبت به بتن معمولی مقاومت کششی آن می باشد. بر قطعات سگمنتی پوشش تونل در مرحله ساخت، حمل ونصب نیروهایی اعمال می شود که می تواند منجر به خسارات بر آن شود. قابلیت کشش بالای بتن الیافی می تواند تا حدی از بروز اینگونه خسارات جلوگیری نماید. همچنین برخی از این صدمات وارد بر پوشش در مرحله ساخت، حمل و نصب به صورت لب پریدگی دربتن مسلح به آرماتور ظاهر می شود. خطا در نصب سگمنتهای بتنی، انحراف TBM و نیروی غیریکنواخت وارده از سوی جکهاتقریباً 08 درصد علت آسیبدیدگی سگمنتهای بتنی را پوشش میدهند. بنابراین عمده آسیبهای وارده به پوشش نگهداری، درزمان حفر تونل به وقوع میپیوندد.هدف از این تحقیق بررسی علت ایجاد ترک در سگمنت های الیافی تونل چم شیر در مرحله نصب می باشد. بدین منظور سگمنتالیافی با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس شبیه سازی شد. مدل رفتاری که جهت شبیهسازی سگمنتهای الیافی استفادهشده است، از نوع پلاستسیته آسیب بتن میباشد. این مدل براساس روابط اصول پلاستسیته پایهریزی شده و یکی از کاملترین مدل-های رفتاری برای سازههای بتنی است. تخریب در اثر بارهای فشاری و ترکخوردگی تحت بارهای کششی، دو مکانیسم تسلیم سازهبتنی موردنظر تحت این مدل رفتاری میباشد. ترکخوردگی تحت بار کششی در سطح بارگذاری برابر با مقاومت کششی شروع شده ودر شرایطی که مقدار بار وارده بیش از این مقاومت باشد رفتار سازه بتنی به صورت نرم شونده خواهد بود که در این حالت ترکها بهصورت ماکروسکوپی قابل مشاهده هستند.نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که میزان آسیب وارده به سگمنت با افزایش انحراف زاویه جک نسبت به محور تونل افزایش6 درجه باشد. نتیجه دیگری که از شبیه سازی بدست آمد این / مییابد، بطوریکه برای سگمنت الیافی این زاویه نبایستی بیشتر از 5است که سگمنت با الیاف kg/m3 58 بهترین مقاومت را در مقابل بار ایجاد کننده آسیب دارا می باشد. همچنین حداقل تنش ایجادکننده آسیب با افزایش زاویه انحراف جک TBM کاهش می یابد بطوریکه برای زاویه صفر درجه، 5 مگاپاسکال و برای 55 درجه،5مگاپاسکال می باشد .

واژه هاي کليدي :

سگمنت الیافی . شبیه سازی . TBM . تونل چمشیر

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی عددي تأثير حرکت گسل بر پایداري لاینينگ بتنی تونل مطالعه ي موردي: تونل انتقال آب سردشت

چكيده
در این مقاله، پایداری تونل انتقال آب سردشت در محل تقاطع با گسل فعال زیرمرگ به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است.راهکارهای مختلفی برای حفاظت لاینینگ تونل در مقابل زلزله و حرکت گسل پیش بینی شده است که پیش نیاز اجرای هرکدام از آن ها،تعیین طولی از تونل است که در اثر حرکت گسل دچار آسیب خواهد شد. جهت تعیین طول زون آسیب دیده، محل تقاطع این تونل باگسل زیرمرگ با استفاده از نرم افزار FLAC3D مدل سازی گردید. همچنین با طراحی و اجرای لاینینگ بتنی و بررسی استاتیکی مدل، ازپایداری تونل و عملکرد صحیح لاینینگ بتنی اطمینان حاصل شد. سپس با مدل سازی حرکت گسل و اعمال جابجایی 00 سانتیمتری،تعیین شده بر اساس مطالعات لرزه خیزی، وضعیت پایداری لاینینگ بعد از حرکت گسل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مدل سازی و تحلیلسازه ی تونل نشان داد که لاینینگ بتنی در اثر حرکت گسل دچار آسیب جدی خواهد شد. به طوری که 81 متر از طول لاینینگ درفرودیواره و 81 متر در فرادیواره بعد از حرکت گسل باری بیش از ظرفیت خود تحمل خواهند کرد و برای جلوگیری از این آسیب، بایستی تمهیدات ویژه ای در نظر گرفته شود.

واژه هاي کليدي :

گسل فعال . مدل سازی عددی . لاینینگ بتنی . تونل سردشت . نرم افزار FLAC3D

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تحليل پايداري سيستم نگهداري بتني تونل ها در اثر خسارات ناشي از آتش سوزي تونل (مطالعه موردي تونل فاز يک متروي اهواز)

چکيده
با توجه به گسترش سيستم حمل و نقل جاده اي و راه آهن در سال هاي اخير ، تعداد تونل ها روز به روز در حال افزايش مي باشد . حجمزياد رفت و آمد در اين تونل ها باعث بروز حوادث و آتش سوزي هاي متعددي در تونل هاي جاده اي و راه آهن شده است که طي آن جانبسياري از انسان ها گرفته شده و باعث خسارات مهمي در ساختار تونل ها شده است . با توجه به اينکه سيستم نگهداري بتني يکي از رايجترين سيستم هاي نگهداري در تونل ها مي باشد بررسي تاثير آتش سوزي بر روي اين سيستم نگهداري از اهميت زيادي برخوردار است .ازجمله خسارات مهمي که سيستم نگهداري بتني تونل در اثر آتش سوزي متحمل مي شود پديده خرد شدن بتن و در نتيجه ريزش آنخواهد بود که اين اتفاق خود خطرات بسياري را براي افراد حاضر در تونل و همچنين نيروهاي امداد رسان بوجود خواهد آورد . علاوه برخسارات جاني، خسارات مالي سنگيني براي ترميم سيستم نگهداري تونل بوجود مي آيد . در اين مقاله ،هدف اين است که تاثير آتشسوزي بر روي سيستم نگهداري بتني تونل ها مورد ارزيابي قرار گيرد . براي اين منظور از روش هاي تحليلي براي بررسي توزيع دما درسيستم نگهداري بتني تونل استفاده مي شود ، سپس تنش هاي حرارتي ايجاد شده در داخل سيستم نگهداري بتني محاسبه مي شوند وبا توجه به مقاومت سيستم نگهداري بتني تونل تحليل پايداري سيستم نگهداري مورد بررسي قرار ميگيرد و نتيجه گيري مورد نظر گرفتمي شود. با انجام اين تحقيق مي توان خسارات احتمالي آتش سوزي بر روي سيستم نگهداري بتني تونل پيش بيني شود و زمينه ي دست يافتن به فناوري هاي جديد براي جلوگيري از خسارات ايجاد شده مي باشد.

کلمات کليدي :

سيستم نگهداري بتني تونل . آتش سوزي . روش هاي تحليلي . پديده خرد شدن . خسارات

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

دلایل بروز ترک و شكستگی در پوشش بتنی سگمنتی تونل هاي با حفاري مكانيزه

چكيده
بروز ترک و شکستگی در سگمنت های بتنی پيش ساخته نصب شده در تونل های با حفاری مکانيزه باعث افزایش نفوذپذیری وتراوش آب به داخل بتن و منجر به خوردگی ميلگرد و نابودی پوشش بتنی تونل میشوند. بررسی علل و شناخت مکانيزم وقوع ایننواقص در بالا بردن کيفيت پوشش بتنی پيش ساخته تونل ها از اهميت زیادی برخوردار است. در این مقالهبا توجه به تجربيات بهدست آمده از پروژه های مختلف و همچنين بررسی مقالات و مراجع معتبر علمی در این زمينه سعی شده تا تمامی علل موثر در بروزاین پدیده مورد شناسایی و بررسی قرار گيرند. ميزان تاثير این عوامل می تواند توسط ابزارهای دقيق که برای این منظور ساخته شدهاند و همچنين آناليز آماری داده های مربوط در صورت امکان مورد ازریابی قرار گيرند. ميزان تاثير این عوامل در هر پروژه متفاوت خواهد بود و باید عواملی که تاثير زیادی در بروز این پدیده دارند شناسایی شده و سپس برای کنترل آنها راه حل هایی ارائه شود.

واژه هاي کليدي :

ترک و شکستگی . حفاری مکانيزه . سگمنت های بتنی

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی اثر بارهاي ارتعاشی سطحی روي پوشش نهایی تونل ضربعلی زاده مداح

چكيده
زیرگذر ضربعلیزاده - 73 متر و ارتفاع 71 متر می- / 3 متر و فضایی با عرض 5 / مداح یک تونل شهری واقع در جنوب شهر تهران با روباره 5باشد. این تونل، از یک مقطع چندقوسی ساخته شده و به روش NATM حفاری می گردد. پوشش اولیه از سیستم شاتکریت و لتیس گیردراستفاده شده و پوشش نهایی از بتن مسلح با ضخامت کلی 51 سانتیمتر استفاده شده است. این تونل از زیر خطوط راه آهن ریلی می گذرد ونقش ارتباطی دو طرف خط ریلی را دارد. کنترل تغییر مکان های ناشی از ارتعاش عبور و مرور وسایل نقلیه ریلی که بار لرزهای با دامنه وفرکانس کم تولید میکند روی سازههای مجاور موضوعی تأثیرگذار است و باید میزان آن کنترل و یا محدود گردد. با توجه به عبور خطوطریلی از بالای تونل، بررسی اثر بارهای لرزهای ناشی از عبور وسایل نقلیه ریلی روی تونل باید بررسی گردد. این موضوع از این لحاظ حائزاهمیت است که افزایش لحظه ای نیروهای داخلی ممکن است موجب شکست گردد. در لحظه برخورد موج تنش به سازه پوشش نهایینیروهای داخلی رشد کرده و سپس با عبور جبهه موج به تدریج، نتایج نیرویی کاهش می یابد. در این فرآیند بخشی از نیروها و تغییرمکان ها به صورت ماندگار باقی می مانند.این مطالعه با مدل سازی فضای زیرزمینی و پوشش آن به روش FEM و اعمال بار ارتعاشی وسایل نقلیه ریلی در شرایط مختلف صورتمیگیرد. لازم به ذکر است بار ارتعاشی به صورت تاریخچه شتاب زمان به سطح زمین داده می شود و تحلیل دینامیکی صورت می گیرد. با - برداشت اثرات القایی ناشی از ارتعاش به پوشش نهایی تونل، میزان اثر عبور وسایل نقلیه ریلی روی پوشش نهایی تونل بررسی میشود.

واژه هاي کليدي :

تونل . ارتعاش سطحی . اجزاء محدود . روش حفاری مرحله ای

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی اثر فورپولينگ بر تغيير شكل هاي طولی تونل ضربعلی زاده مداح

چكيده
پروژه زیرگذر ضربعلی زاده مداح با عرض حدودی 31 متر و ارتفاع 31 متر، از زیر یکی از مهمترین کریدورهای راه آهن و متروی شهری -تهران عبور میکند. حساسیت اجرای چنین پروژه ای در همزمان بودن اجرای زیرگذر با بهره برداری از خطوط ریلی میباشد. در چنینشرایطی تغییر شکلهای به وجود آمده در محیط بسیار حائز اهمیت میباشند. در محاسبه تغییر شکلهای تونلها، به دلیل ماهیت کرنشمسطح بودن، از مدلهای دو بعدی استفاده میشود. اما در برخی قسمت ها از جمله جبهه کار،ماهیت مسئله به لحاظ تحلیلی سه بعدیخواهد شد. به ویژه با اجرای سیستمهای پیش تحکیمی مثل فورپولینگ و تزریقهای مختلف، پیچیدگی مدلسازی در قسمت سینه کار وهمچنین آثار متعاقب آن بر تغییر شکلهای تونل بیشتر و بیشتر میگردد. در این پروژه، تونل بصورت دو بعدی و سه بعدی در نرم افزاراجزاء محدود PLAXIS مدل سازی می گردد. منحنی تغییرشکل طولی تونل از مدل سه بعدی برداشت می شود و با فرضیات مدلدوبعدی مقایسه می شود. در این پژوهش با بررسی اثرات اجرای فورپولینگ بر حفاری تونل، صحت ضرایبی که در مدلهای دو بعدی جهت ترخیص تنش مورد استفاده قرار میگیرند، بررسی میگردد.

واژه هاي کليدي :

تونل . پروفیل طولی نشست . حفاری مرحلهای . مدلسازی سه بعدی المان محدود .

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تعيين سيستم نگهداري و تحليل پایداري مغار نيروگاهی سد پيرتقی با استفاده از روش هاي تجربی و عددي

چكيده
ساختگاه سد و نیروگاه پیرتقی در فاصله حدودا 55 کیلومتری شرق میانه و 55 کیلومتری جنو بغرب خلخال بر روی رودخانهقزل اوزن در استان اردبیل واقع گردیده است. یکی از پارامترهای مهم که معمولاً در تحلیل پایداری مغار مورد توجه قرار می گیرد،میزان جابجایی و نرخ کرنش در اطراف سازه زیرزمینی است. با برآورد میزان جابجایی در اطراف فضای زیرزمینی می توان به پایداری ویا عدم پایداری سازه موردنظر دست یافت.در این مقاله تحلیل پایداری و تمهیدات سیستم نگهدارنده برای مغار، بر اساس دو روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفت. درروش تجربی از سه سیستم طبقه بندی RMR طبقه بندی ژئومکانیکی توده سنگ Q شاخص کیفی تونل بری و روش روسی VNIMIبرای برآورد کیفیت توده سنگ های دربرگیرنده مغار و برآورد سیستم نگهدارنده مقدماتی استفاده گردید. در روش عددی از نرم افزارالمان مجزا سه بعدی 3DEC جهت مدل سازی عددی استفاده شده است و تغییر شکل ها از نوع الاستیک و به مقدار بسیار کوچکمورد تائید قرار گرفت. مقایسه نگهداری های پیشنهاد شده از سیستم های رده بندی با نگهداری اجرا شده در عمل نشان می دهد کهروش های RMR و Q تا حدودی محافظه کارانه و با در نظر گرفتن ضریب ایمنی بالا عمل می کنند. در حالیکه روش VNIMI با درنظر گرفتن عمر مغار تا زمان لاینینگ نهایی، نگهداری سبک تری را پیشنهاد می کند. همچنین بر اساس اطلاعات بدست آمده و با درنظر گرفتن شرایط اجرا به نظر می رسد )بر اساس قضاوت مهندسی از کلیه داده ها(، سیستم نگهدارنده بهینه شامل نصب پیچ سنگ تمام تزریق با شاتکریت به همراه تور فلزی است که شرایط پایداری مناسبی را فراهم می آورد.

واژه هاي کليدي :

مغار نیروگاهی . سیستم نگهداری . 3DEC . روش تجربی . RMR . Q . VNIMI

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی تاثير لغزش در سطح مشترک پوشش تونل و خاک در برآورد نيروهاي داخلی تحت بارگذاري لرزهاي (مطالعه موردي: خط 6 مترو تهران)

چكيده
مطابق مطالعات مختلف، لغزش در سطح مشترک سازهی تونل و خاک پیرامونی تنها برای تونلهای حفاری شده در خاکهای نرم ومواردی که شدت بارگذاری لرزهای شدید میباشد و یا در حالت عایقبندی تفلونی امکانپذیر است. برای اغلب تونلها، وضعیت سطحمشترک سازهی تونل و خاک پیرامونی بین حالت لغزش کامل و بدون لغزش میباشد. در این پژوهش نیروهای داخلی سازه تونل خط 6مترو تهران با استفاده از روش شبه استاتیکی در نرمافزار FLAC2D و راهحل تحلیلی پارک و همکاران ) 9002 ( تحت شرایط اندرکنشیمختلف اعم از شرایط عدم لغزش، لغزش کامل و حالت لغزش واقعی تحت بررسی لرزهای قرار گرفت. در هر دو روش عددی و تحلیلی برایدر نظر گرفتن رفتار غیر خطی خاک از خواص معادل خطی خاک حاصل از تحلیل پاسخ زمین در نرم افزار EERA ساخت دانشگاهکالیفرنیا استفاده شد. برای حالت لغزش واقعی از مقادیر دقیقی برای پارامترهای المان سطح مشترک استفاده شد. نتایج حاصل از روشعددی و راه حل تحلیلی پارک با همبستگی بسیار بالا حاکی از کاهش قابل توجه نیروی محوری تحت شرایط لغزش واقعی نسبت به حالتعدم لغزش بوده، در حالی که ممان خمشی تغییرات بسیار اندکی تحت 3 حالت اندرکنشی دارد که نشاندهندهی عدم تاثیرپذیری مماننسبت به پارامترهای اندرکنشی بین پوشش و خاک است. بیشترین و کمترین مقدار از نیروی محوری نیز به ترتیب تحت شرایط عدملغزش و لغزش کامل بدست آمد. به عنوان یک نتیجهگیری کلی، با توجه به تاثیر بسیار زیاد نیروی محوری در طراحی پوشش تونل در منحنی اندرکنش، باید از شرایط لغزشی مناسب در سطح مشترک بین سازه تونل و زمین اطراف استفاده کرد.

واژه هاي کليدي :

بارگذاری لرزهای . آنالیز شبه استاتیکی . سطح مشترک بین پوشش و خاک . نیروی محوری . ممان خمشی

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

ارزیابی خواص مكانيكی بتن اليافی قابل استفاده در ساخت قطعات تونل (سگمنت)

چكيده
با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظهای داشته است، بهنحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده میشود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.یکی از انواع بتنهای مدرن، بتن الیافی است. بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که از الیاف رشته رشته و جدا از هم کهنقش مسلح کنندگی را در ماتریس بتن ایفا میکنندتشکیل شده است. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشتهو امکان استفاده از بتن به عنوان یک مادة شکل پذیر را فراهم میآورد.در بسیاری از قطعات پیش ساخته بتنی هدف از مسلح سازی با کمک الیاف عمدتاً کنترل ترک خوردگی است، تر کها عموماً می تواندنتیجه بارهای پیرامونی )تغییرات دمایی، رطوبت و باد( و یا بارهای تصادفی ناشی از جابه جایی و یا مونتاژ کردن واحدهای پیش ساختهباشند. از جمله دیگر مزایای استفاده از الیاف می توان به بهبود مقاومت ضربه در کل حجم بتن، کاهش حساسیت های مرتبط باآسیب های ناشی از جابه جایی قطعات به خصوص در لبه های قطعات اشاره کرد. کاهش نیروی کار و هزینه های مرتبط و بهبود ایمنینیز مزیت مهم استفاده از الیاف مسلح کننده در قطعات پیش ساخته تونل است.استفاده از انواع مختلف الیاف های موجود نظیر الیاف های فولادی، پلی پروپیلن موجب بهبود خواص مختلف مکانیکی نظیر مقاومتکششی، کنترل ترک خوردگی، مقاومت سایشی، مقاومت در برابر ضربه و عدم جداشدگی اجزای بتن گردیده است. مسلح سازی بایک نوع الیاف ممکن است به بهبود خواص مطلوب تا یک سطح مشخص منجر شود. اصطلاح الیاف هیبریدی زمانی استفاده می شودکه به منظور استفاده از مزایای هرنوع از الیاف در تقویت یک کامپوزیت از دو یا تعداد بیشتری از الیاف استفاده کنند که این امرسببمی شود از مزایای هرکدام از انواع الیاف استفاده شود. بنابراین استفاده از بتنی که حاوی الیاف هیبریدی باشد مزایای متنوعی را برایسازه های بتنی نظیر قطعات تونل به همراه خواهد داشت.در این تحقیق اثر استفاده از الیاف پلیمری کورتا و فولادی را برخواص بتن با هدف استفاده در ساخت قطعات تونل مورد ارزیابی قرار0 طرح شد. همچنین به منظور استفاده از مزایای / گرفت. بدین منظور طرح اختلاطهای مختلف بتن الیافی در نسبت آب به سیمان 7الیاف در ساخت قطعات از الیاف فولادی و پلیمری به صورت هیبرید استفاده شد. آزمایشهایمقاومت فشاری 7و 82 روزه، کششی 7و 82 روزه و خمشی 82 روزه بر روی نمونهها انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که استفاده هیبریدی از الیاف بهبود بیشتری درخواص مکانیکی در مقایسه با حالت استفاده از تک الیاف را سبب شده است. بیشترین تاثیر سیستم الیاف هیبریدی بر مقاومت خمشی و کششی بوده است.

واژه هاي کليدي :

بتن . قطعات تونل ( سگمنت) . الیاف پلیمری کورتا . الیاف فولادی

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تحليل لاینينگ نهایی تونل هاي مترو در مقابل زلزله (مطالعه موردي: خط 6 مترو تهران )

چكيده
سازه های زیرزمینی از جمله تونل های راه و راهآهن، تونلهای مترو، نیروگاه های برق آبی زیرزمینی که شریانهای حیاتیجامعه محسوب می شوند از اهمیت ویژهای برخوردار بوده و تحلیل پایداری و مقاوم سازی آنها در مناطق لرزه خیز امریضروری است. طراحی لرزه ای برای تونل های مترو حفر شده در خاک نرم با توجه به اینکه کشور ما بروی کمربند زلزله خیزیقرار دارد، از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این تحقیق به منظور آنالیز دینامیکی تونل خط 6 اطلاعات شتابنگاشت بعنوانزلزله مبنا مورد استفاده قرار می گیرد. سپس باتوجه به اطلاعات بدست آمده از طبقه بندی خطر زلزله در شهر تهران، زلزلهموردنظر بصورت مقایس شده در نرم افزار FLAC2d به مدل ایجاد شده از تونل اعمال می گردد. هدف اصلی از این تحقیق،شبیه سازی عددی تاثیر بارهای لرزه ای بر روی تونل خط 6 متروی تهران است. با مدلسازی عددی،تاثیر بارگذاری لرزه ای برعملکرد و پایداری سیستم نگهداری، و جابچایی پیرامون فضا و تنشهای تولیده شده مورد بررسی قرارمیگیرد. در پایان وضعیتسیستم نگهداری پایداری تونل نسبت به بارگذاری دینامیکی حسب نتایج حاصل از شبیه سازی ارائه شده است .

واژه هاي کليدي :

زلزله . لاینینگ . مترو . تحلیل

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)