Nonlinear Lining Design Considering Soil-Lining Interaction, Case Study: Gilavand Tunnel

طراحي غيرخطي سازه نهايي (لانينگ) تونل با در نظر گرفتن اثر اندركنش خاك و سازه نمونه موردب تونل گيلاوند

امروزه حفاري و ساخت تونل‌ها كاربردهاي زيادي در حمل و نقل، انتقال آب، انتقال تاسيسات و ... دارد. با اين‌همه، تونل‌ها، علاوه بر مزايايي كه دارند در رده پروژه‌هاي هزينه بر مطرح هستند و به‌همين دليل طراحي بهينه اقتصادي و در عين حال ايمن آن‌ها نقش مهمي در نسبت منافع به هزينه‌هاي طرح دارند. روند طراحي سيستم پايداركننده تونل‌ها معمولاٌ به دو مرحله طراحي پايداري حين اجرا و پايداري بلندمدت (حين بهره‌برداري) تقسيم مي‌شود كه براي هر يك از مراحل مذكور روش‌هاي مختلفي ارايه شده‌اند. با توجه به ناشناخته و غيرخطي بودن رفتار زمين و تاثير آن بر سازه نگه‌داري تونل، هر يك از روش‌هاي استفاده شده در طراحي تونل‌ها نقاط قوت و ضعف مختلفي دارند. عمده روش‌هاي طراحي سازه نهايي تونل (كه با عنوان لاينينگ ناميده مي‌شود) با ساده‌سازي رفتار خاك و سازه به‌صورت خطي، با استفاده از روش‌هاي تحليلي يا تركيب روش‌هاي تحليلي- تركيبي به‌طراحي نوع سازه مي‌پردازند. در اين پژوهش، با مرور روش‌هاي مختلف طراحي سعي شده است طراحي سيستم نگه‌داري بلندمدت گزينه‌اي موردي (تونل مسير كنارگذر گيلاوند) با لحاظ كردن رفتار غيرخطي زمين انجام شود. مدل‌سازي توام سازه و خاك در نرم-افزار عدديFlac به‌صورت دوبعدي انجام شده و نتايج نيرو و ممان محوري ايجاد شده با مقادير مجاز تحكل سازه مقايسه شده است. مقايسه نتايج اين روش با نتايج به‌دست‌آمده از روش خطي (انجام شده در شركت مشاور طراح) نشان‌دهنده امكان به‌كارگيري لاينينگ با ضخامت كم‌تر و در نتيجه ارايه طرح اقتصادي بهينه‌تري براي تونل است.

There are various methods for the analysis of the interactional behavior of the surrounding land, using the lining structure which is the most common method of deigning lining structure tools for the static loads by using the hyper static methods. In recent years, there has been a question that depicts whether this method provides the best results in designing the tunnel structure or not. Due to the nonlinear behavior of the earth surrounding the lining structure, utilizing the lining method could lead to conservative results in the design. If it is possible to somehow find the forces caused by the real behavior of the land surrounding the lining structure influencing the structure and conduct the design based on them, more optimal results would be obtained. This study is based on the actual behavior of the land surrounding the lining structure and the displacement of the structure caused by forces with linear behavior in the static design according to the non-linear behavior of the land around the tunnel structure. The behavior is modeled using the non-linear programs and the forces affecting the lining of the structure will be inference. Also there is a case study based on this method in which the soil interaction with the tunnel analysis and designing the lining structure was first performed and eventually the obtained results were compared with the hyper static method. In this paper, analysis of maintenance system with lower thicknesses considering land-shield, indicated that applying the reinforced concrete with 40cm thickness has the potential to tolerate the applied load but lining with 45cm thickness is capable of tolerating the loads of design and it can be concluded that applying the simulation method combined with the soil and structure besides considering the nonlinear behavior of the soil leads to more economical results in a project.