مقدمه
اگر حفر قنوات بخشی از عرضه تونل سازی محسوب شود آنگاه قدمت این فن به 2800 سال قبل از میلاد برمیگردد؛ زیرا باستان شناسان معتقدند که حفر قنوات در مصر و ایران از آن زمانها معمول بوده است. تذکر این نکته در اینجا درخور توجه است که در سال 1962 طول کل قنوات در ایران را 160000 کیلومتر تخمین زدهاند. اگر از این مورد که ذکر شد صرفنظر شود اولین تونل زیرآبی در 2170 سال قبل از میلاد در زمان بابلیها در زیر رودخانه فرات و به طول یک کیلومتر ساخته شد که هرچند بهصورت حفاری تونل اجرا نشده است ولی همین، کار حداقل تجربه و تبحر معماران آن عصر را نشان میدهد. از این نوع کار دیگر اجرا نشده است تا 4000 سال بعد که در 1825 تونل تیمز زیر رودخانة تیمزندن ساخته شد. تونل زنی درون سنگها به علت شکل حفاری و عدم امکانات و عدم نیاز به جزء موارد بسیار محدود – فقط در دو قرن اخیر توسعه یافت. هرچند اختراع باروت به قرنها قبل برمیگردد و بعضی آن را حتی به قرن دوم میلادی نسبت میدهند ولی کاربرد آن در شکستن سنگها احتمالاً در قرن 16 بوده است و اختراع دینامیت در قرن 19 موجب تحولات تدریجی و اساسی در سهولت ایجاد تونل در سنگها شد گرچه ایجاد تونل در سنگها به علت سختی سنگ به مواد منفجره و یا وسایل بسیار سخت و برنده دارد ولی در سنگهای خیلی نرم و در رسوبات سخت نشده، مشکل تونل زنی به لحاظ نگهداری تونل است. بطوریکه تا قبل از اختراع شیلد در سال 1812، ایجاد تونلهای بزرگ مقطع در رسوبات سست فوقالعاده مشکل مینمود. اولین کاربرد شیلد در 1825 در حفر تونل زیر رودخانه تیمز بود. هرچند حفر این تونل 5/1 کیلومتری حدود 18 سال طول کشید. با گسترش شهرها، اختراع ترنها، افزایش جمعیت، پیشرفت صنایع و نیاز مبرم به معادن گسترش شبکههای زیرزمینی هم بهمنظور انتقال آب و فاضلاب و نیز در پیشروی معادن و غیره ضرورت یافت و با سرعت روزافزون از اواخر قرن 19 تاکنون پیشرفتهای چشمگیری حاصل گردیده است. بهگونهای که در سالهای اخیر استفاده از ماشینهای حفر تمام مقطع تونل رشد سریعی داشته است. ایده استفاده از این ماشینها از زمانهای دور است. اولین ثبت شده در امریکا توسط جان ویلسون در سال 1856 برای تونل هوساک در ماساچوست بوده است ولی تنها توانسته 3 متر از تونل 7600 متری را حفر نماید در دهههای اخیر توسعه بسیار زیادی پیدا کرده بهطوریکه در بسیاری از موارد بهعنوان اولین گزینه برای حفر تونل است.
تنش در پوسته زمين
وضعیت تنش در پوسته زمین، برای زمان و مکان معین، نتیجه تأثیر نیروهایی با خصوصیات و فشارهای گوناگون است. معمولاً قبل از شروع هر کار مهندسی در ساختارهای زمینی سعی میشود وضعیت تنش را به دست آورد. وضعیت تنش زمین در حالت بکر پسازآنجام عملیات حفاری و ایجاد ساختار دچار دگرگونی شده است و توزیع جدیدی از تنش در سنگها و محدوده آن به وجود میآید.
تنشهای مؤثر بر هر نقطه از پوسته زمین را میتوان ناشی از فشارهای زیر دانست.
- تنشهای ثقلی: این تنشها براثر وزن طبقات فوقانی ایجاد میشود. بهواسطه محصور بودن سنگها در دل زمین، تنشهای جانبی نیز در اثر فشار ثقلی گسترش مییابد. (اثر پواسون)
- تنشهای تکتونیکی: این تنشها بهواسطه تنشها بهواسطه تأثیر نیروهای تکتونیکی و زمین ساختی نظیر کوهزائی و یا گسل به وجود آید.
- تنشهای محلی: این تنشها بهواسطه ناهمگونی در جنس طبقات یا سنگهای همجوار به وجود میآیند. نظیر تمرکز تنش در عدسیهای ماسهسنگی یا اطراف کنکرسیونها.
- تنشهای باقیمانده: این تنشها در حین تشکیل طبقات یا توده سنگها و در اثر فرآیندهایی نظیر کریستالیزاسیون، دگرگونی، رسوبگذاری، تحکیم و بیآب شدن در سنگها بسته به مورد گسترش مییابد. مثلاً تنش حاصل در مرز بین کریستالهای یک سنگ که دارای خواص فیزیکی متفاوت بوده و سرد شدن آنها متشابه یکدیگر نیست از این نوع میباشند.
از بین انواع تنشهای فوق تنشهای ثقلی را میتوان از طریق محاسبه به دست آورد. ذیلاً به انواع تنشهای ثقلی و نحوه برآورد آنها اشاره میکنیم.
فرض کنیم که توده سنگی در عمق H و تحت محدودیت کامل دارای رفتار الاستیک باشد. در این صورت وضعیت تنش چنین خواهد بود.
تنش قائم اصلی
که در آن v وزن مخصوص سنگهای فوقانی است.
که در آن ضریب پواسون سنگ موردنظر است.
در این حالت نسبت تنشهای اصلی عبارتاند از:
اگر محدودیت جانبی برای سنگ کامل نباشد مقدار H بیشتر از حد بالا خواهد بود. همینطور اگر سنگ ما کاملاً دارای رفتار پلاستیک باشد میزان تنش هیدرواستاتیکی (M=1 و SH=Sv)
باید توجه داشت برای سنگی با مشخصات مکانیکی معین یک عمق بحرانی وجود دارد که پسازآن سنگ دارای رفتار الاستیک بوده و تنش افقی ثقلی را میتوان از ملاک تسلیم به دست آورد به نحوهای که:
که در آن OF برابر تنش تسلیم (yield stress) است.
فهرست
مقدمه
مطالعات زمینشناسی مهندسی مسیر
1-1-وضعیت توپوگرافی
2-1-چینهشناسی
3-1-سنگهای تشکیلدهنده
4-1-خصوصیت مکانیکی و فیزیکی و شیمیائی سنگها
5-1-وضعیت آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی و نفوذپذیری سنگها
6-1-تکنونیک و تأثیر نیروهای زمین ساختی و لرزهخیزی محدوده تونل
7-1-موقعیت دهانه و ترانشه های ورودی و خروجی تونل
بررسی نیروهای وارده بر فضاهای زیرزمینی
1-2-تنش در پوسته زمین
2-2-مثالی از وضعیت تنشهای ثقلی
3-2-تعریف تمرکز تنش
4-2-توزیع تنش
5-2-تنشهای مرزی یا جدارهای
6-2-ضریب ایمنی
8-2-ارزشیابی پایداری طبیعی دیوارة تونل
9-2-تعیین زمان پایداری مقاطع با توجه به روش اجرا
عملیات موردنیاز برای حفر تونل با روش حفاری و انفجار
1-3-نوع سیستم حفاری
2-3-انواع چال در حفر تونل
3-3-برش
4-3-مواد منفجره مصرفی برای حفر تونل
5-3-محاسبات مربوط به حفر تونل با چال زاویهای V شکل در شرایط نرمال
6-3-تهویه تونل
سیستم نگهداری تونل
1-4-پیچ سقفها یا راک بولتها
2-4-پیچ سقفهای منبسط شونده
3-4-پیچ سقفهای چسبی یا رزینی
4-4-نگهداری توسط بتن
5-4-خلاصه طراحی نگهداری تونل
6-4-طرح انتخابی در تونل شماره 2
7-4-طراحی پوشش نهایی
8-4-مثلثبندی تونلهای شماره 2
9-4-روسازی داخل تونل
10-4-چگونگی نصب و مشخصات عایق جداره تونل
11-4-حداقل ماشینآلات موردنیاز
II خلاصه اجرای تونل
- نقشه فتوژئولوژی محدوده تونل شماره 2
- پروفیل طولی زمینشناسی تونل شماره 2
- مقطع طولی، نتایج زمینشناسی و طراحی سازهای
- نمای پرتال ورودی و خروجی
- منابع
- مهندسين مشاور پارس طرح حفر تونل آزادراه قزوين – رشت قطعة شماره 2
- رحمت اله استوار آتشكاري در معادن – جلد اول و دوم جهاد دانشگاهي دانشگاه صنعتي اميركبير – 1370
- دكتر معماريان زمين شناسي مهندسي انتشارات دانشگاه تهران – 1380
- نگهداري در معادن فاروق حسيني انتشارات دانشگاه يزد – 1381
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.