تحلیل اندرکنش پوشش- توده سنگ در تونل‌های حفاری شده در توده سنگ هوک و براون با در نظر گرفتن ناحیه آسیب دیده

در حال حاضر تونل‌ها با دو روش مکانیزه و سنتی حفاری می شوند. در روش حفاری سنتی به دلیل عملیات انفجار کنترل‌نشده توده‌سنگ ممکن است دچار آسیب شود. بنابراین یک ناحیه آسیب‌دیده یا به‌هم خورده در توده‌سنگ اطراف تونل شکل می‌گیرد. گسترش ناحیه آسیب‌دیده محدود است و تمام توده‌سنگ آسیب نمی بیند. در این مقاله یک مدل تحلیلی بسته برای تحلیل تونل‌های دایرهای حفاری شده در توده‌سنگ الاستوپلاستیک ترد با معیار گسیختگی هوک و براون ارائه شده‌است. در مدل ارائه شده شرایط متقارن محوری فرض شده است و بنابراین ناحیه آسیب‌دیده استوانه‌ای شکل خواهد بود. در این حالت ضریب به‌هم خوردگی تنها برای ناحیه آسیب‌دیده اعمال می شود. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش شدت آسیبدیدگی (کاهش کیفیت حفاری) بار وارده به پوشش و همگرایی توده‌سنگ افزایش می‌یابد. نتایج به‌دست آمده با روش مرسوم تحلیل تونل‌ها که آسیب‌دیدگی به کل توده‌سنگ اعمال می‌شود، مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که در حالات خاص بدون آسیب‌دیدگی و آسیب‌دیدگی با شعاع بینهایت نتایج دو روش مرسوم و ارائه شده هم‌خوانی داشتند. با توجه به نتایج به‌دست آمده توصیه می شود که کیفیت حفاری بهبود یابد تا بتوان از مقاومت توده‌سنگ به بهترین شکل ممکن استفاده نمود. به هر حال در صورت رخ دادن آسیب‌دیدگی باید از روش تحلیل صحیح با انتخاب مقادیر مناسب برای شدت آسیبدیدگی (شعاع آسیب‌دیدگی و مقدار آسیب‌دیدگی در هر شعاع) استفاده نمود.

Rock-lining interaction calculations for tunnels excavated in Hoek-Brown rock mass considering excavation damaged zone

In this paper, the behavior of tunnels under different damage conditions is examined. In this regard, a fully analytical solution is proposed. The solution is presented for a lined tunnels excavated in elastic–brittle–plastic rock masses with Hoek–Brown failure criterion. The damaged zone is assumed to have cylindrical shape with reduced parameters. On the other hand, the lining is assumed to be homogenous, elastic and cylindrical shaped. The interaction between the lining and the rock masses is also considered. The results obtained by the proposed solution are compared with other analytical and numerical methods. The results indicated that, the effects of the alteration of rock mass properties in the damaged zone may be considerable.