بررسي تأثير تنش‌هاي برجا بر رفتار مكانيكي تاندون‌ها در مغارهاي زيرزميني

Effect of in-situ stress on mechanical behavior of rock-anchoring tendons in underground caverns

امروزه ساخت سازه‌هاي بزرگ زيرزميني نظير مغارها افزايش يافته است. حفاري و ساخت مغار ها در اعماق زمين باعث مي‌شود ميدان تنش به طور موضعي به هم خورده و توزيع جديدي از تنش ها در سنگ دربرگيرنده مغار به وجود آيد و پايداري مغار را تحت تأثير خود قرار دهد. براي پايداري مغار از سيستم­هاي مختلف نگهداري استفاده مي‌شود كه يكي از آن‌ها تاندون ها مي‌باشند. تاندون ها تحت بار پيش تنيدگي قرار گرفته و عمل نگهداري را انجام مي‌دهند. با توجه به قرار گرفتن مغارها در اعماق مختلف و نسبت تنش‌هاي متفاوت، اثر تاندون ها بر پايداري و كاهش جابه‌جايي‌هاي ديواره مغار متفاوت خواهد بود. در اين تحقيق مغار نيروگاه سد راغون در تاجيكستان مورد بررسي قرار گرفته است كه براي پايداري آن از سيستم نگهداري بتن برجا، داول و تاندون استفاده شده است. اين مغار در عمق 400 متري از سطح زمين قرار دارد. براي بررسي اثر تنش‌هاي برجا بر رفتار مكانيكي تاندون ها، مغار مورد مطالعه با استفاده از نرم‌افزار Flac 2D شبيه سازي شده است. پس از بررسي پايداري مغار راغون و مقايسه نتايج آن با اطلاعات ثبت شده توسط ابزار دقيق، تأثير تنش­هاي برجا بر رفتار مكانيكي تاندون­ها مورد ارزيابي قرار گرفته است. براي اين منظور مغار مورد مطالعه در عمق‌هاي 100، 200، 300 و 400 متري و نسبت تنش‌هاي 5/0، 1 و 5/1 در مقابل مقدار بار پيش تنيدگي­هاي مختلف بر ميزان جابه‌جايي و همگرايي ديواره مغار مورد بررسي قرار گرفت. مقايسه و بررسي نتايج حاصل از روش عددي نشان مي‌دهد كه با كاهش عمق، اثر تاندون­هاي تحت بار پيش تنيدگي بر كاهش جابه‌جايي ديواره مغار افزايش مي‌يابد.همچنين با كاهش نسبت تنش، استفاده از تاندون­هاي تحت بار پيش تنيده موثرتر بوده و جابه­جايي ديواره مغار با نسبت بيشتري كاهش مي­يابد. به عبارت ديگر افزايش نيروي پيش تنيدگي تاندون­ها در اعماق زياد (بيش از 400 متر) تاثير چنداني بر كنترل جابه­جايي محيط اطراف مغار ندارد و توصيه مي شود در چنين شرايطي تاندون ها با كمترين مقدار پيش­تنيدگي نسب شوند.

Large underground caverns are used for a variety of purposes in rock engineering. These include caverns housing turbines, electrical generators and transformers in hydroelectric projects, caverns for storing liquid or gaseous fuels, underground warehouses and underground sports facilities. Rock-anchoring tendons is one of the most effective supporting system to control rock mass failure in underground excavations. However, in the deep underground excavations failure of the tendons has been frequently reported. The purpose of this study is evaluation of the effect of in-situ stress on the mechanical behavior of rock anchoring tendons. For this aim, Raghun underground power cavern located in Tajikistan's Dushanbe was studied as case study. An accurate 2D model is prepared by FLAC 2D V. 7.0 and the sidewall convergence of cavern is compared with the monitoring data recorded from 1989 to 2015. In the next, effect of in-situ stress on the mechanical behavior of tendons in cavern’s wall is considered and it is found that with increasing the cavern depth, the effect of pre-stress on the reduction of wall deformation decreases.