ارزيابي عددي و آماري پديده مچاله‌شوندگي در تونل غرب كرمانشاه

Numerical and Statistical Evaluation of Squeezing Potential of West Kermanshah Tunnel Convey

در اين پژوهش به پديده مچاله‌شوندگي توسط روش‌هاي تجربي، نيمه‌تجربي و تحليلي‌ـ‌تئوريك پرداخته شده، سپس مقطع بحراني از نظر بيشترين پتانسيل مچاله‌شوندگي تعيين شده و در نهايت مدل‌سازي عددي و بررسي آماري اين پديده انجام شده است. در اين تحقيق براساس نتايج حاصل از روش‌هاي تجربي و تحليلي توده‌هاي سنگي مقاطع گورپي(Gu) و خرد شده (Cz) به عنوان مقاطع مچاله‌شونده شناسايي شدند. سپس مدل‌سازي اين مقاطع توسط نرم‌افزار عددي تفاضل محدود پيوستهFLAC2D با مدل برگر به مدت 30روز (درازمدت) انجام شد. نتايج اين مدل‌سازي جابجايي‌هاي بسيار بزرگي را نشان داد كه ناشي از كيفيت بسيار پايين توده سنگ و روباره زياد در اين پهنه‌ها از تونل است. نتايج مدل‌سازي عددي كوتاه مدت، نشان داد كه سپر TBM در اين مقاطع گير نخواهد كرد. همچنين مدل‌سازي اين مقطع در درازمدت، پايداري سگمنتي را نشان مي‌دهد ولي تأثير اين پديده در دو مقطع مشكلي ايجاد نخواهد كرد. بررسي روش ديفرانسيل محدود پديده مچاله‌شوندگي و آماري اين تونل از نوآوري‌هاي مهم اين پژوهش مي‌باشد. پديده مچاله‌شوندگي تونل مي‌تواند پايداري و بهره‌برداري آن را به خطر بياندارد. پيش‌بيني ميزان جابجايي، كرنش شعاعي، كرنش برشي و گسترش ناحيه پلاستيك به عنوان تابعي از درجه مچاله‌شوندگي و عوامل تشديد‌كننده آن يكي از نيازهاي اساسي حفر و نگهداري تونل است. مچاله‌شوندگي رفتاري در رابطه با تغيير شكل توده سنگ ضعيف و ويژگي‌هاي مقاومتي آن مي‌باشد. اين پديده با تغيير شكل‌هاي بزرگ و همگرايي‌هاي وابسته به زمان در طي حفاري تونل همراه است. در اثر ايجاد و تركيب تنش‌هاي القايي، تنش موجود از حد مقاومت برشي گذشته و توده سنگ به داخل محدوده حفرشده رانده مي‌شود. اين تغيير شكل‌ها ممكن است در طي حفر تونل يا در دوره زماني طولاني مدت ادامه داشته باشد. تونل انتقال آب با طولي حدود 8550 متر و قطر884/6 متر در غرب ايران و استان كرمانشاه واقع است. بخش اعظمي از مسير تونل از سنگ‌هاي آهكي به همراه شيل و مارن تشكيل شده و در آن چندين زون گسل به همراه ساختار تاقديسي به چشم مي‌خورد و حداكثر روباره در مسير تونل 570 متر مي‌رسد. اين موضوع شرايط را براي وقوع پديده مچاله‌شوندگي مهيا مي‌كند. به همين منظور به ارزيابي، مدل‌سازي و تحليل اين پديده در تونل پرداخته شد.

In this paper, based on the results of experimental and analytical methods, crushed zone and gurpy rocks masses were identified as the squeezing sections. Then crushed zone and gurpy sections creep parameters at the Bruger model were obtained in the laboratory. Then crushed zone and gurpy sections modelling using the software Flac2D with burgers model for 30 days (long-term) were performed. Our numerical modelling results show the large displacements due to very low quality of the rock mass and high overburden in this sections of the tunnel. The results of the numerical modelling in the short-term, that TBM shield would be stuck in this section of tunnel. Also modeling this section in the long-term showed that stability and not seen failure of the segmental support system. But effect squeezing in two sections is not critical. Among the important phenomena that makes problem for tunneling, support and tunnel usage is squeezing which is a type of problems that takes place in weak rocks. Squeezing of the rock is time dependent large convergence, which occurs around the tunnel, and is essentially associated with creep caused by exceeding limiting shear strength. Squeezing is one of the important phenomena in the tunneling industry so drilling in the squeezing cases can be causing serious problems. Predicting the amount of displacement, radial strain, shear strain and plastic zone increment as functions of the squeezing degree resonator factors is one of the basic needs in drilling and tunnel maintenance. Squeezing is behavior that related with weak rock mass deformation and strength properties. This phenomenon is associated with large deformations and time dependent convergence during tunnel excavation. It takes place when a particular combination of induced stresses and material properties pushes some zones around the tunnel beyond the limiting shear stress at which creep starts. Deformation may terminate during construction or continue over a long period of time. West Kermanshah tunnel conveyance (WKTC), with about 8550 meters long and 6.884 m in diameter in the west of Iran is located in Kermanshah province. Mainly parts of the tunnel pass through weak rock make is including types of argillaceous, sandstone and shale, with high 570 meters overburden and will be probably under squeezing condition. Duets in this project the effect of experimental methods, analytical and semi-analytical are evaluated. Then critical section of the squeezing potential presented and finally numerical modelling of this phenomenon is done.