طراحی سیستم نگهداری تونل مبتنی بر ابزاربندی با استفاده از روش تحلیل برگشتی مستقیم (مطالعه موردی تونل آزاد راه پونه)

تحلیل پایداری تونل‌ها و تعیین مشخصات رفتاری توده‌سنگ با استفاده از روش‌های عددی با محدودیت‌هایی از نظر اعتبارسنجی داده‌های ورودی و خروجی همراه است. یکی از روش‌های کاربردی برای حل این مسائل استفاده از سیستم پایش و ابزاربندی در تونل است که با هدف کنترل جابجایی‌ها و ارزیابی پایداری سازه‌های زیرزمینی و مشخصات توده‌سنگ انجام می‌گیرد. یکی از روش‌های تعیین پارامترهای برجا استفاده از ابزار دقیق و انجام تحلیل برگشتی روی داده‌های حاصل از آن می‌باشد. در این پژوهش، روش مستقیم تحلیل برگشتی براساس الگوریتم جستجوی تک متغیره برای تعیین پارامترهای ژئومکانیکی توده‌سنگ در تونل پونه استفاده شده است. تحلیل برگشتی مستقیم براساس‌کاهش مقدار اختلاف بین مقدار جابجایی اندازه‌گیری شده با جابجایی محاسبه ‌شده از تحلیل عددی معمول با فرض پارامترهای مجهول استوار است. این عمل توسط تابعی موسوم به تابع خطا انجام می‌گیرد. تحلیل‌های عددی با استفاده از نرم افزار phase2 انجام شده است. براساس این پژوهش چهار ایستگاه همگرایی‌سنج در چهار محدوده مختلف در طول مسیر تونل انتخاب شد سپس با استفاده از آنالیز حساسیت پارامترهای موثر ژئومکانیکی بر رفتار تونل شامل e ،k ،c وϕ جهت انجام تحلیل برگشتی بر اساس جابجایی‌های حاصل از ابزاربندی تعیین شد. جابجاییهای حاصل از مدل عددی با جابجایی‌های ابزاربندی در نواحی فوقانی و تحتانی تونل با استفاده از تابع خطا تعیین و پارامترهای ژئومکانیکی حاصل از انجام تحلیل برگشتی با حداقل میزان خطا بدست آمده است. با استفاده از مدلسازی عددی و براساس پارامترهای ژئومکانیکی حین اجرای تونل سیستم نگهداری مقاوم برای تونل طراحی شد. در سیستم نگهداری طراحی شده میزان قطر مش و لتیس و ضخامت شاتکریت کاهش و مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته شاتکریت افزایش یافته است. برای هر محدوده منحنی واکنش زمین(grc) براساس پارامترهای ژئومکانیکی و عمق روباره تونل رسم شده تا زمان مناسب جهت نصب سیستم نگهداری تعیین شود.

Design of Tunnel Support System Based on Instrumented Data Using Direct Back Analysis Method(Case Study: Pooneh Tunnel, Khorramabad - Arak Freeway)

Stability analysis of tunnels and determination of behavioral characteristics of rock mass using numerical methods such as finite element, boundary element and discrete element are associated with limitations in terms of validation of input and output data. One of the practical methods to solve these problems is the use of monitoring and instrumentation system in tunnels, which is done with the aim of controlling displacements and assessing the stability of underground structures and rock mass characteristics. In mountainous tunnels, the main purpose is to measure the deformation during tunnel construction and to ensure that ground pressures are controlled on the temporary support system. One of the methods to determine the parameters in situ is to use the instrument and perform back analysis on the resulting data. In this research, the direct method of back analysis based on univariate search algorithm has been used to determine the geomechanical parameters of rock mass in Pooneh tunnel. Numerical analysis were performed using Phase2 software. Based on this research, four zones along the tunnel route were selected along with four convergencemeasuring stations then by changing the parameters E, K, C and ϕ and performing back analysis the best relationship between tool displacement and modeling results was obtained and a suitable support system is provided accordingly. A ground reaction curve (GRC) is plotted for each zone to determine the appropriate time to install the support system.