کمینه کردن هزینه های پایدارسازی تونل ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک

یکی از مهم ترین اقدام ها در سازه های زیرزمینی، حفظ پایداری سازه در ضمن حفاری و بعد از آن است. به همین منظور از گذشته سیستم های حائل گوناگونی برای حفاظت جداره تونل ها در مقابل ریزش ابداع و با گذشت زمان بر کیفیت و تنوع آنها افزوده شده است. از این میان می توان به بتن ریزی درجا، استفاده از قطعات بتنی پیش ساخته1، صفحات آستری فولادی2، سنگ دوزها3 و شاتکریت4 اشاره کرد. سنگ دوزها نسبت به سایر روش ها مزیت هایی دارند که می توان به تحمل بارهای سنگین، قابلیت اجرا بلافاصله پس از حفاری و توان تحمل بارهای وارده بلافاصله پس از نصب، اشاره کرد. در روش معمول طراحی سیستم حائل سنگ دوز، ابتدا مقادیر معلومی برای قطر، طول و فواصل سنگ دوزها در نظر گرفته شده، و بر این اساس نیروی محوری ایجاد شده در سنگ دوزها و تغییرشکل های تونل محاسبه و با مقادیر مجاز برای پذیرش یا رد طرح مفروض مقایسه می گردد. در این مقاله، به ارایه یک الگوریتم جهت طراحی بهینه سیستم حائل سنگ دوز، با هدف کمینه کردن هزینه های تهیه و اجرای سیستم حائل پرداخته شده است. قطر، طول و چیدمان سنگ دوزها به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. تابع هدف مورد نظر، هزینه تهیه و اجرای حائل است. با توجه به مشخصات مسئله بهینه سازی تعریف شده، از یک الگوریتم ژنتیک برای کمینه کردن تابع هدف و تعیین مقادیر بهینه متغیرهای طراحی، استفاده شده است. طرح مرسوم سیستم حائل سنگ دوز برای یک تونل در مثالی ارایه و سپس به بهینه سازی آن پرداخته شده است و میزان صرفه جویی حاصل از بهینه سازی، ذکر شده است.