تحليل تونل‌هاي زير سطح آب زيرزميني با در نظر گرفتن رفتار نرم كرنشي در ناحيه‌ي پلاستيك

Analysis of Underwater Tunnels Considering Strain-Softening Behavior in Plastic Zone

در اين مقاله تونل‌هاي زير سطح آب زيرزميني در شرايط تقارن محوري و كرنش صفحه‌اي بررسي و با استفاده از روش عددي تفاضل محدود، روشي نوين براي محاسبه‌ي توزيع فشار آب حفره‌اي، تنش و كرنش در اطراف تونل دايروي حفر شده در سنگ پيشنهاد شده است. در اين روش، توده‌سنگ اطراف تونل به صورت الاستوپلاستيك با مدل نرم‌كرنشي در نظر گرفته شده است. با توسعه‌ي مدل‌هاي پيشين در مدل جديد ارايه شده، تاثيرات نمو كرنش الاستيك در ناحيه‌ي پلاستيك و زاويه‌ي اتساع توده‌سنگ نيز لحاظ شده است. علاوه بر اين موارد، جريان تراوش و نفوذپذيري ثانويه‌ي توده‌سنگ به سبب وجود كوپل هيدرومكانيكي در ناحيه‌ي پلاستيك نيز در نظر گرفته شده است. اين مدل، توزيع فشار آب حفره‌اي در ناحيه‌ي الاستيك در تمام جهات اطراف تونل را به صورت دقيق‌تري نسبت ساير مدل‌ها محاسبه مي‌كند. از آنجايي كه معادلات حاكم، حل بسته نخواهد داشت، برنامه‌اي كامپيوتري بر مبناي اين مدل، نوشته شده و دقت و كاربرد عملي آن با چندين مثال مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده تاثيرات زاويه‌ي اتساع، نمو كرنش الاستيك در ناحيه‌ي پلاستيك و شرايط آب زيرزميني را به خوبي نشان مي‌دهند.

In this paper, an elasto-plastic analytical-numerical method for the analysis of underwater tunnels 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 presented to obtain the solutions.