فهرست مطالب

مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی - سال یکم شماره 1 (زمستان 1391)

نشریه مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی
سال یکم شماره 1 (زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/12/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد صافی صفحه 1
    پتانسیل بالای جذب انرژی بتن های الیافی این نوع مصالح را به عنوان یک گزینه بسیار کارا برای کاربردهای متعدد به ویژه در سازه های زیرزمینی نظیر تونل ها که محیط تحت تغییر شکل و جابجایی قابل توجه قرار دارد، مطرح نموده است. با تامین ظرفیت جذب انرژی بالاتر، به علت انعطاف پذیری بیش تر سازه نگهدارنده، ضخامت و میزان مصالح مورد نیاز برای پوشش نگهدارنده کاهش یافته و به نوعی سازه اقتصادی تری خواهیم داشت. برای فراهم کردن ظرفیت جذب انرژی بالاتر در ترکیبات مسلح به الیاف، در حالت عادی به محتوای الیاف بیش تری نیاز است که این امر استفاده از این مصالح را با محدودیت های اقتصادی مواجه نموده است. این مقاله به معرفی یک پوشش بتنی مسلح به الیاف پلیمری بهینه می پردازد که حداقل محتوای الیاف ممکن و حداکثر ظرفیت جذب انرژی را داراست. نتایج این پژوهش حاصل مجموعه ای نسبتا جامع از آزمایشات با انواع مختلف افزودنی ها و محتوای الیاف است و پیشنهادات برای دست یابی به نتیجه بهینه طراحی بر مبنای نتایج تجربی ارائه گردیده است. بدین منظور از آزمایش های استاندارد تیر و پانل برای تعیین ظرفیت جذب انرژی و خصوصیات مورد نیاز استفاده شده است. در نهایت با استفاده از نتایج طرح های اختلاط بهینه، نمودار پیشنهادی برای طراحی پوشش های تونل بر مبنای ظرفیت جذب انرژی ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: پوشش تونل، طراحی بر مبنای انرژی، الیاف پلیمری، آزمایش پانل، بتن با کارایی بالا
  • احمد فهیمی فر، حامد قدمی، آروین عبدالمالکی، مسعود احمدوند صفحه 13
    در این مقاله روشی تحلیلی برای تحلیل تونل های زیر سطح آب زیرزمینی در شرایط تقارن محوری و کرنش صفحه ای ارائه شده است. با استفاده از روش عددی تفاضل محدود، روشی نو برای محاسبه ی توزیع فشار آب حفره ای، تنش و کرنش در اطراف تونل دایروی حفاری شده در توده سنگ هوک-براون پیشنهاد شده است. در این روش توده سنگ اطراف تونل به صورت الاستوپلاستیک با مدل نرم کرنشی در نظر گرفته می شود. در مدل ارائه شده تاثیرات نمو کرنش الاستیک در ناحیه ی پلاستیک و زاویه ی اتساع توده سنگ نیز لحاظ می شود. جریان تراوش و نفوذپذیری ثانویه ی توده سنگ به علت وجود کوپل هیدرومکانیکی در ناحیه ی پلاستیک نیز در نظر گرفته شده است. با توسعه ی مدل های قبلی، مدل دقیق تری برای محاسبه ی توزیع فشار آب حفره ای در ناحیه ی الاستیک در تمام جهات اطراف تونل ارائه شده است. از آنجایی که معادلات حاکم حل بسته نخواهد داشت، برنامه ای کامپیوتری بر مبنای مدل ارائه شده نوشته شده است. دقت و کاربرد عملی روش ارائه شده با چندین مثال مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده تاثیرات زاویه ی اتساع، نمو کرنش الاستیک در ناحیه ی پلاستیک و شرایط آب زیرزمینی را به خوبی نشان می دهند.
    کلیدواژگان: تونل، آب زیرزمینی، رفتار نرم کرنشی، فشار آب حفره ای، تراوش
  • سید مصلح افتخاری، علیرضا باغبانان، راحب باقرپور صفحه 29
    یکی از پارامترهای مهم در تعیین مدت زمان حفاری در عملیات تونلسازی، پارامتر نرخ نفوذ است. از آنجا که عملیات حفاری اندرکنش میان زمین و ماشین است، بنابراین دو دسته کلی پارامتر موثر بر نرخ نفوذ وجود دارد. از طرفی در شرایط یکسان زمین به دلیل پارامترهای اجرایی متفاوت ماشین، مقدار نرخ نفوذ متفاوت است. بنابراین در این مقاله به بررسی اثر پارامترهای ماشین بر نرخ نفوذ با استفاده از روش شبکه های عصبی مصنوعی پرداخته شده است. پس از انتخاب پارامترهای موثر بر نرخ نفوذ و ایجاد شبکه ی عصبی بهینه، تحلیل حساسیت بر روی پارامتر نیروی محوری پیشران و گشتاور انجام شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که نیروی محوری پیشران و گشتاور در یک محدوده ی بهینه باعث افزایش نرخ نفوذ می شوند و به منظور دستیابی به نرخ نفوذ حداکثر می توان از زوج نیروی محوری پیشران و گشتاور بهینه استفاده کرد.
    کلیدواژگان: ماشین حفر تونل (TBM)، نرخ نفوذ، شبکه های عصبی مصنوعی، نیروی محوری پیشران، گشتاور
  • حسن بخشنده امنیه، سعید طایی سمیرمی، مرتضی رحیمی دیزجی صفحه 43
    مفاصل بین قطعات پوشش می توانند مقدار مشخصی از گشتاور خمشی، نیروی محوری و نیروی برشی را تحمل کنند و گزاره ی نیرو- جابجایی در محدوده مشخصی از بار اعمالی می تواند تقریبا خطی در نظر گرفته شود. در تحلیل سازه ای پوشش سگمنتی، مفاصل می توانند به صورت لولاهای الاستیک مدل شوند و مشخصات سختی آنها توسط صلبیت مفاصل بیان شود. این امر باعث می شود که گشتاور خمشی وارده بر پوشش کاهش یابد. بنابراین با کاهش نیروهای داخلی وارده بر پوشش می توان از پوششی با ضخامت کمتر استفاده نمود. در این دست نوشته نیروهای وارده بر پوشش های سگمنتی باتوجه به اثر مفاصل در حالت های نسبت تنش افقی به قائم کوچکتر و بزرگتر از یک در نظر گرفته شده است. روش تحلیلی برای ساختار مفاصل با تحلیل بر روی نسبت تنش افقی به قائم زمین، ضریب مقاوم توده سنگ، تاثیر سختی مفاصل، نحوه ی توزیع مفاصل و تعداد مفاصل انجام شده و گشتاور خمشی، نیروی محوری و جابجایی های پوشش تونل به علت نیروهای داخلی وارد بر پوشش محاسبه شده است. با توجه به نمودار اثر متقابل نیروی محوری و گشتاور خمشی پوشش، پوشش سگمنتی با ضخامت 30 سانتی متر برای تونل بلند انتقال آب سد سردشت با توجه به روش های تحلیلی و عددی برآورد شده است.
    کلیدواژگان: تونل بلند انتقال آب، پوشش سگمنتی، مفاصل پوشش، نیروهای داخلی
  • رضا حیدری شیبانی، شکرالله زارع*، حسین میرزایی نصیر آباد، محمد فروغی صفحه 57

    در پروژه مترو تونل خط 7 قطعه شرقی غربی تهران، تونل با ماشین حفاری مکانیزه از نوع متعادل کننده فشار زمین حفر می-شود. در این تحقیق با تمرکز بر روی چهار مقطع از این تونل به بررسی تاثیر فشار سینه کار بر نشست سطح زمین پرداخته شد. فشار سینهکار در چهار حالت فشار اولیه، 5/1 برابر فشار اولیه، 2 برابر فشار اولیه، 4 برابر فشار اولیه و فشار تزریق در 5 حالت بدون اعمال تزریق، برابر فشار سینه کار، 5/0 بار بیشتر از فشار سینه کار، 1 بار بیشتر از فشار سینه کار و 2 بار بیشتر از فشار سینه کار با استفاده از مدل سازی سه بعدی و عددی اجزاء محدود و نرم افزارPLAXIS3D Tunnel v 1.2 مورد تحلیل قرار گرفت. برای حالت H2D است نتایج نشان می دهد افزایش 4 برابری فشار سینه کار حداکثر باعث کاهش 5 میلی متر ماکزیمم نشست می شود. اگرچه افزایش فشار سینه کار باعث کاهش نشست شده است ولی این میزان بسیار ناچیز است. در این پروژه میزان فشار تزریق در کاهش نشست بسیار تاثیر گذار است. فشار بهینه تزریق، 5/0 بار بیشتر از فشار سینه کار ارزیابی شد. افزایش فشار تزریق بیش از این تاثیر چندانی بر میزان نشست ندارد. اعتبار سنجی نتایج با استفاده از ابزار بندی در سطح زمین و بر روی دو مقطع از تونل انجام گرفته است. با مقایسه مدل سازی و نتایج حاصل از ابزاربندی نشان می دهد صحت روند مدل سازی به خوبی انجام گرفته است.

    کلیدواژگان: نشست، EPB، تونل مترو تهران، ابزار بندی، روش عددی
  • اصغر مولایی صفحه 69
    توسعه ی پایدار شهری با رویکرد استفاده از فضاهای زیرسطحی یکی از رهیافت های نوین در زمینه ی شهرسازی است. این رویکرد ضمن استفاده از قابلیت های مثبت فضاهای زیرسطحی تلاش می کند تا مسایل و مشکلات شهرها از قبیل کمبود فضا، مسایل حمل و نقل و زیست محیطی را حل نماید. هدف این مقاله، مطالعه ی فضاهای زیرسطحی، جنبه ها و فواید استفاده از این فضاها از دیدگاه توسعه ی پایدار شهری با روش تحقیق توصیفی- تحلیلی و بررسی موردی نمونه ها است. پس از طرح مساله و اهمیت آن، به تبیین مفهوم توسعه ی پایدار و ویژگی های فضاهای زیرزمینی پرداخته شده است. در مطالعه ی موردی، محدوده ی میدان تجریش تهران، با زمینه ها و عناصر طبیعی، تاریخی، فرهنگی و اجتماعی و همچنین مسایل متعدد در ابعاد ترافیکی، زیست محیطی و فضایی بررسی شده است. در این پژوهش توسعه ی زیرسطحی محدوده ی میدان تجریش به صورت ترکیبی از توسعه های نقطه ای و خطی پیشنهاد شده است. نتایج مطالعه نشان می دهد که توسعه ی فضاهای زیرزمینی با رعایت اصول پایداری می تواند در حل مسایل شهری بویژه در شهرهای بزرگ و مراکز متراکم آن ها موثر واقع شود
    کلیدواژگان: طراحی شهری، حیات زیرسطحی، میدان تجریش، تحلیل سوات (SWOT)، حمل و نقل زیرزمینی، سطح مداخله ای
|
  • M. Safi Page 1
    This research aims to introduce an optimized design with minimum possible fiber content while having the maximum possible energy absorption capacity. A series of laboratory tests were conducted with various additive and fiber contents to reach this goal. General recommendations for achieving the optimized results were proposed based on experimental results. Beam and panel tests were used to account for energy absorption capacity.
    Keywords: Tunnel Lining, Energy Based Design, Fiber Reinforced Composite, Panel Test, High Performance Concrete
  • A. Fahimifar, H. Ghadami, M. Ahmadvand, A. Abdolmaleki Page 13
    In this paper, an elasto-plastic analytical-numerical method for the analysis of underwater tunnels, excavated in a strain-softening and Hoek-Brown rock mass is proposed. Seepage flow and secondary permeability of the rock mass due to the mechanical-hydraulic coupling are taken into accounts for plastic zone. Meanwhile, a modified accurate seepage model is used for elastic zone. As the analytical equations do not have closed form solutions, a computer program has been provided.
    Keywords: Underwater Tunnels, Strain, Softening Behavior, Groundwater, Pore Pressure, Seepage
  • M. Eftekhari, A. Baghbanan, R. Bagherpour Page 29
    Performance analysis and accurate prediction of Penetration Rate (PR) of a TBM have been the ultimate goals of many research works. A reliable prediction of a TBM performance is necessary in budget control and also time schedule planning in underground excavation projects. Evaluating the optimum operational parameters of machine using Artificial Neural Networks (ANN) method is the main objective of this research work which has not been estimated and reported in previous studies in this field of study.
    Keywords: Tunnel Boring Machine (TBM) Artificial Neural Networks operational parameters Thrust Torque
  • Bakhshandeh Amnieh, S. Taei Semiromi, M. Rahimi Dizadji Page 43
    Segment joints of the lining should be capable of withstanding a certain amount of bending moment, axial and shear forces, and considering that the force-displacement correlation may behave linearly within a certain range of the applied load, the bending moment applied on the lining might be reduced. Hence, the lining thickness could be reduced once smaller internal forces are involved. In the structural analysis of the lining segment, joints could be modeled as elastic tubes and their stiffness could be expressed in terms of rigidity.
    Keywords: water transfer long tunnel segment lining design joint Internal load
  • R. Heidari Sheibani, S. Zare, H. Mirzaei Nasir, Abad, M. Foroughi Page 57

    Various underground spaces such as tunnels are constructed in urban areas for different purposes. These spaces are often located in soil media near to ground surface. In EPB tunneling, the face pressure (P) and backfill grouting pressure (G) are the most important factors to prevent the surface settlement. The 7th line of Tehran subway project is excavated by EPB machine. In this paper four section of 7th line tunnel are selected and the influence of face pressure on surface settlement are investigated numerically by PLAXIS Tunnel software. In two section of tunnel the results of numerical models are verified by monitoring instruments. In next two sections of tunnel, four status of face pressure: P=P0 (estimated initial pressure), P=1.5P0, P=2P0 and P=4P0 and for each state, five status of backfill grouting pressure: G=0, G=P, G=P+0.5 bar, G=P+1 bar and G=P+2 bar are considered and surface settlement are analyzed. Results show that an increase of %400 for face pressure lead to a decrease of maximum 5 mm in surface settlement. So in this project the influence of face pressure is trivial but the influence of backfill grouting pressure is more significant.

    Keywords: Mechanized Tunneling Tehran Subway Face Pressure EPB Settlement Numerical method
  • A. Molaei Page 69
    Using underground spaces is one of the new approaches in sustainable urban developments. This approach is intended to solve some urban problems such as shortage of spaces، traffic and environmental issues. This research aims to introduce various underground spaces، their aspects and benefits in the context of urban underground development. In this paper، after defining the problem and explaining its importance، the concepts of sustainable development and underground spaces are described. Underground spaces are then analyzed from climatic، traffic and environmental viewpoints. As a case study، the underground development of Tajrish Square is proposed.
    Introduction
    In the past ages، underground spaces have been used due to traditional needs and reasons; but in the contemporary age، extensive construction and use of underground spaces are a new approach in urban development in the world and especially in Iran. Studying the history of the subject indicates that today with the advent of technical inventions and modern evolutions، the development of such spaces especially urban infrastructure are essential due to increasing unfavorable climatic conditions، transportation problems، lack of space on the surface، and environmental pollutions، in addition for the purpose of safety and security improvement. A new approach is introduced in this paper to solve urban problems and supply urban needs such as urban infrastructure، tunnels، underground parking، storages and refineries. Methodology and Approaches: Underground development approach has been used in this research considering historical، descriptive and analytical methods in a case study. The methods and software programs used in this research include GIS، AutoCAD، and other software programs for analyzing، designing and rendering. Results and
    Conclusions
    The results of this paper show that underground spaces have basic and positive potentials in the sustainability context. These potentials consist of having a constant temperature، sustainability in harsh climates، stability in critical conditions and accidents، source of space، energy، etc. Urban underground development approach can be used for solving urban problems and upgrade sustainability. In Tajrish Square، transportation problems، unfavorable climate، lack of space، in addition to distinctive natural، historical and cultural features are observed. Using people-oriented qualities of urban design and alternatives of underground development from minimum intervention to maximum intervention are presented. After the assessment of the above-mentioned influencing factors the best alternative is selected. Ultimately urban underground space design framework and guideline with emphasis on Tajrish Square are presented in this research
    Keywords: Urban Design, Underground Development, Tajrish Square, SWOT Analysis, Underground Transportation, Intervention Levels