ارزیابی تغییرشکل و گسترش ناحیه پلاستیک در توده سنگ تونل گلاب 2 اصفهان با روش های تحلیل همگرایی همجواری و عددی

در این مطالعه، از رویکرد تحلیلی دونکان فاما (dfm) و روش های عددی تفاضل محدود (fdm) مبتنی بر رویکرد تحلیل همگرایی همجواری (ccm) برای تعیین تغییر شکل، میدان تنش و گسترش ناحیه پلاستیک توده میزبان تونل گلاب 2 استفاده شده است. برای تحلیل و شبیه سازی از نرم افزارهای rocsupport و flac2d استفاده شده است. رویکرد ccm از منحنی های پاسخ زمین (grc)، پروفیل تغییر شکل طولی (ldp) و شاخصه حائل (scc) برای ارزیابی تغییرشکل ها و جابجایی های دیواره تونل استفاده می کند. شبیه سازی ارائه شده برای بحرانی ترین پهنه های تونل (پهنه 2 و 10 از میان 15 پهنه) که عموماً از واحدهای زمین شناسی شیلی با میان لایه هایی از ماسه سنگ و سیلتستون تشکیل شده اند، صورت گرفته است. پهنه های مورد بررسی دارای خصوصیات متغیر و تکتونیزه می باشند. این مساله بر رفتار مکانیکی مصالح تاثیر داشته و لهیدگی قابل توجهی را بر سیستم نگهداری وارد می آورد. نتایج آزمایشات ژئوتکنیکی پایین بودن پارامترهای مقاومتی و مکانیکی توده سنگ های این پهنه ها، به خصوص پهنه 10 را نشان می‌دهد. بر پایه نتایج مدل های تحلیلی و عددی که برای 4 بازه مقاومتی مصالح طراحی و منحنی های ccm (grcscc) برای این بازه ها ترسیم گردیده، مشخص شده که این پهنه ها به ترتیب تحت فشار داخلی 56/7 و 18/4 مگاپاسکال بوده و ناحیه پلاستیک 85/2 و 88/2 متری را ایجاد نمایند. با پیاده سازی سازه مهاری با قبول 10 میلی متر جابجایی تعیین شده، ناحیه پلاستیک به 43/2 و 30/2 متر کاهش می‌یابد. در این شبیه سازی رویکرد عددی نسبت به روش تحلیلی دارای افت بوده و مهار را با صلبیت بیش تری دنبال می کند. از سوی دیگر با مطالعه نمودارهای رفتاری مبتنی بر ldp، جابجایی تقریباً یکسانی را برای بازه های کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت برآورد نموده اند. با ارزیابی میدان تنش برجا پهنه های 2 و 10 مشخص شد که تغییرات میدان تنش در پهنه 10 بصورت ناگهانی بوده اما در پهنه 2 تغییرات پیوسته است.

Deformation analyses and plastic zone expansion in the tunnel Isfahan Golab 2 rock mass by convergenceconfinement and numerical methods

In this study, analytical DuncanFama (DFM) and numerical finite difference (FDM) methods based on convergenceconfinement (CCM) procedure was used to deformation analyses, stress field and plastic zone expansion estimation for rock mass of tunnel Golab 2 in Isfahan which simulated by RocSupport and FLAC2D softwares. The CCM approach utilizes ground response curves (GRC), longitudinal deformation profile (LDP), and support characteristic curves (SCC) to evaluate tunnel wall displacements and offer the most appropriate maintenance. The simulation is implemented for the most critical tunnel zones (zones 2 and 10 out of 15 zones) which generally consisting of shale with sandstone and siltstone geological units. In term of engineering geology and geomechanical studies, the zones have variable features and highly tectonised. This has a significant effect on the mechanical behavior of the geomaterials and causes squeezing on the support system. The geotechnical investigation results are shown that these zones (especially zone 10) have lowest strength mechanical parameters which main focus of this study is on these zones. Based on the analytical and numerical models were obtained for the 4 classes by CCM (GRCSCC) curves for these intervals, it is found that these zones are under internal pressure about 7.56 and 4.18 MPa, respectively. Also, produce a plastic zone of about 2.85 and 2.88 meters. As results implementing maintenance structure with a permitted 10 mm displacement can reduce the plastic zone to 2.43 and 2.30 meters in the studied zones as well as provided structural stability in 15 mm. In conditional simulation, although the numerical method rather than analytical method is more falls and followed greater rigidity support system, but the CCM process is better suited to environmental conditions. On the other hand, by studying LDPbased behavioral diagrams, the estimated displacement is approximately the same for the shortterm (7 days), midterm (16 days), and longterm (24 days) intervals. As evaluating the insitu stress field for zones 2 and 10, it was found that the stress field variations in zone 10 was sudden but zone 2 was followed by continuous deformation changes.