ارائه یک مدل تحلیل برای محاسبه فشار رو به بالا در کف تونل‌ها با ویژگی‌های ژئومکانیکی ضعیف

پژوهش در مورد تحلیل تنش در اطراف تونل، به ویژه دیواره و سقف آن سابقه زیادی دارد. اما در مورد کف تونل تحلیل زیادی صورت نگرفته است. در این مقاله با کمک روش تعادل حدی و اصول مکانیک خاک سعی شده تا روشی تحلیلی ارائه شود که بتوان نسبت به برآورد فشار آماس کف تونل در محیط‌های خاکی و توده سنگ‌های به شدت درزه‌دار که دارای رفتاری چون خاک هستند، اقدام نمود. فشار رو به بالا در کف تونل می‌تواند ناشی از پدیده تورم در سنگ‌ها و خاک‌های رسی به خاطر تغییر رطوبت، شدت میدان تنش و بروز پدیده لهیدگی، بزرگی قطر تونل و زون پلاستیک، زلزله و فشار آب منفذی و یا خزش و زمین لغزش رخ دهد. اما در این پژوهش صرفاً به بررسی این پدیده ناشی از میدان تنش و شرایط ژئومکانیکی محیط و فشار آب منفذی پرداخته شده است. علاوه بر این مشخص شد که برای چسبندگی‌های بیش از 300 کیلو پاسکال و زاویه اصطکاک داخلی بیش از 33 درجه در تونل‌های با عمق کمتر از 100 متر و دهانه 6 متر، می‌توان از فشار رو به بالا در کف تونل و احتمال ایجاد شدن گوه ناپایدار در آنجا صرفه نظر نمود. به منظور ساده سازی در استفاده از مدل (مجموعه روابط) و یا برنامه نویسی، یک فلوچارت نیز پیشنهاد شده است.

An Analytical model for calculation of invert uplift pressure of tunnels in poor quality grounds

There are many researches and contributions on stress analysis of tunnel’s roof and wall. But there is not enough research on invert stress analysis, especially in soft grounds. In this paper it has been tried to introduce an analytical model for prediction and calculation of invert uplift pressure in soil and very poor quality rock mass. Figure 1 shows the problem under tunnel’s structures. When the pressure is high tunnel designer must be considered an invert structure for control of instability under tunnel lining. The pressure can be occurred by swelling process in some rocks and soils with high value clay content when there is a variation in moisture. But this research has been focused on invert uplift pressure just by field stress and geomechanics conditions. Stress concentration and pore pressure have been considered in the equilibrium limit analysis and MohrColumb failure criterion has been applied as a linear wellknown formulation for soils and very jointed rock masses behavior.