برآورد نيروهاي داخلي سيستم نگهداري تونلها با استفاده از روشهاي تحليلي و عددي

Prediction of Support System Loads of Tunnels Using Analytical and Numerical Methods

تعيين نيروهاي داخلي يكي از مهمترين اركان طراحي سيستم نگهداري تونلها است. در اين پژوهش با استفاده از روشهاي تحليلي و عددي به برآورد نيروهاي داخلي سيستم نگهداري پرداخته شده است و نتايج حاصل از روشهاي تحليلي و عددي با هر دو فرض عدم لغزش نسبي و لغزش كامل، در حالت دو بعدي و سه بعدي با يكديگر مقايسه شدهاند. استحكام سيستم نگهداري در مقابل بارهاي وارده نيز با استفاده از نمودار اندركنش مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از روشهاي تحليلي و عددي با يكديگر تطابق خوبي داشته و نشان دادند در بخشهاي مختلف سيستم نگهداري نيروي محوري حاصل با فرض لغزش كامل، نسبت به نيروي محوري حاصل با فرض عدم لغزش نسبي، از يكنواختي بيشتري برخوردار است و ممان خمشي حاصل با فرض لغزش كامل نسبت به ممان خمشي حاصل با فرض عدم لغزش نسبي، به ميزان تقريبي 15 % بيشتر است. همچنين نتايج نشان داد كه با افزايش نسبت تنش افقي به تنش عمودي (در تنش عمودي ثابت) نيروي محوري افزايش مييابد و هر چه شرايط تنش از شرايط تنش هيدرواستاتيك بيشتر فاصله ميگيرد، ممان خمشي افزايش مييابد. طبق نتايج با افزايش نسبت مدول الاستيك سيستم نگهداري بر مدول الاستيك زمين، نيروي محوري به صورت غير خطي و ممان خمشي به صورت خطي افزايش مييابند. با افزايش شعاع تونل نيز نيروي محوري به صورت خطي افزايش و ممان خمشي به صورت غير خطي كاهش مييابد.

Design of support system is One of the most important issues in tunnels design and construction. Therefore, for safe designing of support system, determination of internal loads is significant. In this paper, analytical and numerical methods have been used to determine internal loads. In two-dimensional (2D) and threedimensional (3D) states, the results of these two methods have been compared with the assumption of no slip and full slip conditions. The results indicate that in different sections of support system, the axial force obtained from full slip condition is more uniform than that of no slip condition, and the bending moment of full slip condition is higher than that of no slip condition. Our findings also indicate that an increase in the stiffness contrast between support system and ground results in an increase in the internal loads. Moreover, by increasing of the tunnel radius, the bending moment decreases and axial force increases.