Evaluation of rockburst potential in second part of Karaj-Tehran water conveyance tunnel

ارزيابي پتانسيل لهيدگي در مسير تونل انتقال آب كرج-تهران با استفاده از روش كرنش بحراني

انتقال آب كرج به تهران از پروژه‌هاي سيستم انتقال آب در شمال ايران، است كه در دو قطعه مجزا با ماشين حفاري تونل (TBM) در حال انجام است. موضوع اين پژوهش، قطعه دوم تونل انتقال آب كرج به تهران است كه با طول تقريبي 14 كيلومتر در مسير خود، به‌طور عمده از سنگ‌هاي آذرآواري و آذرين با سن ايوسن عبور مي‌كند. با توجه به بررسي‌هاي زمين‌شناسي و زمين‌شناسي مهندسي صورت گرفته در اين قطعه، مجموعاً در محدوده بررسي شده 20 واحد زمين‌شناسي مهندسي مجزا قابل تفكيك هستند. ابتدا رده‌بندي توده‌هاي سنگي در اين 20 واحد انجام شده است و سپس پارامترهاي مقاومتي و مهندسي توده سنگ بر اساس اين تقسيم‌بندي، تعيين شده‌اند. با به‌كارگيري روش استرين بحراني كه تركيبي از مدل‌هاي عددي و معادله‌هاي تجربي است، پتانسيل لهيدگي به‌دليل زياد بودن سربار (تا 800 متر) و هم‌چنين حضور زون‌هاي گسله و خرد شده در مقطع بحراني مسير تونل ارزيابي شده است. با استفاده از معادلات سينك (2006 ) و بارتون (2002) استرين بحراني توده سنگ محاسبه شده و سپس با استفاده از برنامه Phase2 ميزان هم‌گرايي تونل به‌دست آمده است كه بر اساس اين دو مقدار، شاخص لهيدگي نيز محاسبه شده است. بر اساس اين شاخص، درجه لهيدگي در مسير تونل مذكور تعيين گرديده است. نتايج به‌دست آمده حاكي از درجه لهيدگي زياد در زون‌هاي خرد شده و شكسته شده در مسير اين تونل است.

One of the geotechnical hazards in the tunnels under high overburden and high in situ stresses is the phenomenon of rock burst. Rock burst is a typical geologic phenomenon caused by excavation in rock masses. In this phenomenon, because of stress released and explosion in rock masses, they are broken as large and small pieces and are distributed, so that leads to damage of peoples or equipments. Therefore, familiar with this phenomenon and its mechanism of occurrence, is need to analyze this issue. The second part of water supply Karaj-Tehran tunnel with a length of 14 km and about 4.5 m diameter is located in Tehran province. Rock burst analysis has been carried out in the tunnel from kilometer 6 to 9.5 that is critical section because of high overburden (up to 800 m) and presence of faults and crushed zones. In this paper, for predicting rock burst in the critical section of second part of Karaj-Tehran tunnel, four criteria including, Strain energy, Rock brittleness, Seismic energy and Tangential stress criterion are used. Analysis results show that units with high overburden have high possibility of rock burst.