بررسي تأثير زمان در همگرايي تونل‌هاي دايروي

يكي از مهم‌ترين مسائل در طرحي فضاهاي زيرزميني، ارزيابي پايداري حفره با گذشت زمان است.  از اين رو ارائه مدلي كه از طريق آن بتوان ميدان تنش و تغيير شكل ايجاد شده ناشي از حفاري را بخوبي پيش بيني كرد حائز اهميت است. در اين مقاله به ارائه يك راه حل عددي براي تعيين ميدان تنش و جابجايي اطراف تونل‌هاي دايروي شكل با گذشت زمان، با فرض رفتار ويسكو-الاستو-پلاستيك نرم شونده براي توده سنگ اطراف تونل، پرداخته مي شود. با استفاده از راه حل عددي ارائه شده، كه بر اساس روش تفاضل محدود همراه با المان بندي توده سنگ اطراف مي باشد، مي توان مدل هاي رفتاري مختلف توده سنگ شامل پلاستيك كامل، نرم شونده و شكننده را همراه با تغيير شكل ويسكوز شبيه سازي كرد. با بكارگيري روش عددي پيشنهادي و با فرض همگن و همسانگرد بودن توده سنگ اطراف حفره، تحت تنش هيدروستاتيك معين، مقادير تنش و جابجايي وابسته به زمان، و منحني عكس العمل زمين در بازه هاي زماني مختلف پس از حفر بدست مي‌آيد. در ابتدا راه حل با استفاده از مدلسازي در نرم افزار فلك و همچنين راه حل كارگر اعتبارسنجي گرديد، سپس از يك نوع توده سنگ، به عنوان مثال، براي رسم منحني عكس‌العمل زمين در بازه‌هاي زماني مختلف استفاده  شده و مقادير جابجايي ديواره در حالت‌هاي پلاستيك-كامل، شكننده و نرم‌شونده با هم مقايسه مي‌شوند. مشخص مي شود كه بعلت تاثير متفاوت گسترش زون پلاستيك و اندازه مولفه انحرافي تانسور تنش، ميدان جابجايي و نمودار منحني عكس العمل زمين براي هر مدل رفتاري توده سنگ رفتار متفاوتي را از خود نشان مي دهد. در نهايت با بررسي اندركنش ميان نگهداري و توده سنگ مشخص مي شود كه با گذشت زمان هاي طولاني از نصب نگهداري، حالت پلاستيك نرم شونده باعث ايجاد بيشترين فشار وارد بر نگهداري مي شود. معيار شكست استفاده شده در راه حل پيشنهادي معيار موهر-كلمب است.