مدل‌سازي عددي جانمايي افقي تونل نسبت به لايه‌ي زغال در تونل هاي معدني

Numerical modeling of the horizontal location of the tunnel relative to the coal layer in mining tunnels

ميزان تونل هاي حفر شده در امتداد توده هاي سنگي لايه اي رسوبي در معادن زغال سنگ به تدريج در حال افزايش است. رفتار توده هاي سنگي لايه بندي شده اطراف تونل ها هم به سنگ دست نخورده و هم بسترهاي بين لايه هاي سنگ بستگي دارد، خصوصيات اصلي توده هاي سنگ لايه اي كه بايد مورد توجه قرار گيرد، ناهمگني و ناهمسانگردي آن ها است. بسته به زاويه شيب لايه هاي سنگ، حركات و ناحيه شكست ايجاد شده در اطراف تونل ها مي توانند بر محور عمودي تونل نامتقارن باشند، اين عدم تقارن باعث رفتارهاي نامطلوب سازه هاي تونل مي شود. هدف از اين مطالعه برجسته سازي جابجايي ها و ناحيه تسليم در توده هاي سنگي اطراف تونل هاي غير دايره اي در معادن زغال سنگ با استفاده از روش المان محدود است. در اين مقاله، تاثير جانمايي افقي تونل نسبت به لايه زغال در عمق 300 متري مورد بررسي قرار گرفت، پنج نقطه مرجع در محيط تونل براي نظارت بر وضعيت جابجايي كل، ناحيه تسليم و جابجايي عمودي در توده سنگ اطراف تونل تعيين شد. باتوجه به كمترين جابجايي كل و جابجايي عمودي در تاج تونل براساس نتايج مدل‌سازي عددي بهترين الگوي جانمايي براي تونل L200 است، همچنين كمترين ناحيه‌ي گسيختگي از مركز تونل نسبت به نقطه شاخص دو مربوط به همين جانمايي تونل است.

The amount of tunnels excavated along stratified-sedimentary rock masses in coal mines is gradually increasing. The behavior of stratified rock masses surrounding the tunnel depends on both the intact rock and the bedding between rock layers. The main characteristics of stratified rock masses that need to be considered are their heterogeneity and anisotropy. Depending on the dip angle of rock layers, movements and failure zones developed surrounding the tunnels can be asymmetrical over the vertical axis of tunnel. This asymmetry causes adverse behaviors of the tunnel structures. The objective of this study is to highlight displacements and yielded zones developed in rock masses surrounding noncircular tunnels in coal mine area using a finite element method. In this article, the horizontal location of the tunnel in relation to the coal layer at a depth of 300 meters was investigated. Five reference points around the tunnel were determined to monitor the total displacement, yield zone and vertical displacement in the rock mass around the tunnel. Due to the lowest total displacement and vertical displacement in the crown of the tunnel based on the results of numerical modeling is the best location for the L200 tunnel. Also, lowest the yielded zone from the center of the tunnel relative to point 2 is related to the same tunnel.