بررسی تاثیر زمان در همگرایی تونل‌های دایروی

یکی از مهم‌ترین مسائل در طرحی فضاهای زیرزمینی، ارزیابی پایداری حفره با گذشت زمان است.  از این رو ارائه مدلی که از طریق آن بتوان میدان تنش و تغییر شکل ایجاد شده ناشی از حفاری را بخوبی پیش بینی کرد حائز اهمیت است. در این مقاله به ارائه یک راه حل عددی برای تعیین میدان تنش و جابجایی اطراف تونل‌های دایروی شکل با گذشت زمان، با فرض رفتار ویسکو-الاستو-پلاستیک نرم شونده برای توده سنگ اطراف تونل، پرداخته می شود. با استفاده از راه حل عددی ارائه شده، که بر اساس روش تفاضل محدود همراه با المان بندی توده سنگ اطراف می باشد، می توان مدل های رفتاری مختلف توده سنگ شامل پلاستیک کامل، نرم شونده و شکننده را همراه با تغییر شکل ویسکوز شبیه سازی کرد. با بکارگیری روش عددی پیشنهادی و با فرض همگن و همسانگرد بودن توده سنگ اطراف حفره، تحت تنش هیدروستاتیک معین، مقادیر تنش و جابجایی وابسته به زمان، و منحنی عکس العمل زمین در بازه های زمانی مختلف پس از حفر بدست می‌آید. در ابتدا راه حل با استفاده از مدلسازی در نرم افزار فلک و همچنین راه حل کارگر اعتبارسنجی گردید، سپس از یک نوع توده سنگ، به عنوان مثال، برای رسم منحنی عکس‌العمل زمین در بازه‌های زمانی مختلف استفاده  شده و مقادیر جابجایی دیواره در حالت‌های پلاستیک-کامل، شکننده و نرم‌شونده با هم مقایسه می‌شوند. مشخص می شود که بعلت تاثیر متفاوت گسترش زون پلاستیک و اندازه مولفه انحرافی تانسور تنش، میدان جابجایی و نمودار منحنی عکس العمل زمین برای هر مدل رفتاری توده سنگ رفتار متفاوتی را از خود نشان می دهد. در نهایت با بررسی اندرکنش میان نگهداری و توده سنگ مشخص می شود که با گذشت زمان های طولانی از نصب نگهداری، حالت پلاستیک نرم شونده باعث ایجاد بیشترین فشار وارد بر نگهداری می شود. معیار شکست استفاده شده در راه حل پیشنهادی معیار موهر-کلمب است.

investigation of time-dependent effects on the convergence of circular tunnels

summarya numerical solution based on the finite difference method is presented in this study which employs time-dependent parameters of surrounding rock mass of a circular tunnel. applying the solution, the effect of time on induced stress and displacement is investigated. moreover, the impact of support installation under time-dependent deformation of the surrounding mass is studied for various plastic behaviors.introduction nowadays, due to the development of urban areas, huge investments are made in creating infrastructures and their maintenance. consequently, there is an increasing demand for the construction of underground structures such as tunnels. one of the most important issues in designing tunnels as an underground construction is its stability. on the contrary, the evaluation of induced stress and deformation fields is the most crucial matter after underground excavation. this excavation could change the initial stress components and produce an induced stress field causing further displacements around the underground structure. this evolution in stress and deformation regime may not occur instantly, instead it might develop over long periods of time. a ground reaction curve is a beneficial approach to describe these deformations based on the convergence-confinement method. for simplicity, it is assumed in this method that rock mass mechanical properties are isotopic, and in situ hydrostatic stress field exists making the problem as an axisymmetric problem. in the majority of the analytical solutions for the ground reaction curve, the rock mass constitutive model is assumed as elastic perfectly plastic and elastic brittle plastic which simplifies the solving process. moreover, in some other solutions, strain softening constitutive model is implemented. nonetheless, considering all this research, the actual rock mass behavior which is affected by time is neglected...