نشریه شماره ۲۳۰۹

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. ۱ ۱ ۱ ۱ جمهوری اسلامی ایران راهخنمای داراحی سازه‌ای تو‌نلهای اب‌بر نشریه شماره ۲۳۰۹ سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور وزارت نیرو دفتر تدوین ضوابط و معیارهای فنی دفتر استانداردها و معیارهای فنی وا وه اروش ها اه ره وی اعا 6 و اع ۸ 0 ووو رها اوه او زو -------- صفحهٔ بعد -------- جمهوری اسلامی ایران سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور واهنهای و کرد عچ | سازه‌ای 3 و مات 3 نشریه شماره ۲۰۹ معاونت امور فنی وزارت نیرو دفتر آمور فنی» تدوین معیارها و شرکت مدیریت منابع آب ایران کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله دفتر استانداردها و معیارهای فنی انتشارات سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور ۸۴/۰۰/۶۱ ۱۳۸۳ -------- صفحهٔ بعد -------- سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور. دفتر امور فنیء تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله راهنمای طراحی سازه‌ای تونلهای آب بر / معاونت امور فنی. دفتر امور فنی» تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله؛ وزارت نیروه شرکت مدیریت منابع آب ایران» دفتر استانداردها و معیارهای فنی.- تهران: سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشورء معاونت آمور اداری» مالی و منابع انسانی, مرکز مدارک علمی؛ موزه و انتشارات ۱۳۸۴. ۲۰۴ ص.: مصور.- (سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور. دفتر آمور فنی» تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله؛ نشریه شماره ۳۰۹) (انتشارات سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور؛ ۶۱ [-964-425-644 15۱3۲ مربوط به بخشنامه شماره ۱۰۱/۵۳۵۳۰ مورخ ۱۳۸۴/۳/۲۹ ۱ تونل‌سازی - طرح و محاسبه. ۲. سازه‌های بتنی - استانداردها. ۳۲. زمین‌شناسی ساختمانی. الف. شرکت مدیریت منابع آب ایران. دفتر استانداردها و معیارهای فنی. ب. سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور. مرکز مدارک علمی» موزه و انتشارات. ج. عنوان. د. فروست. ۴ ش. ۳۰۹ ۲۴س /۳۶۸ 1۸ شایک ۶۴۴-۱ - ۹۶۴-۴۲۵ |[-964-425-644 15۵۲ راهنمای طراحی سازه‌ای تونلهای آب بر ناشر: سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشورء معاونت آمور اداری» مالی و منابع انسانی» مرکز مدارک علمیء موزه و انتشارات چاپ اول» ۱۰۰۰ نسخه قیمت: ۲۲۰۰۰ ریال تاریخ انتشار: سال ۱۳۸۴ لیتوگرافی: قاسملو چاپ و صحافی: نیکا چاپ همه حقوق برای ناشر محفوظ است. ۸ نو سب سیب ی ود -------- صفحهٔ بعد -------- 01 ریاست جمهوری سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور رئیس سازمان بسمه تعالی شماره : ۱۳۱۳۰ بخشنامه به دستگاه‌های اجرایی . مهندسان مشاور و پیمانکاران : تاریخ : ۸/۲/۳۹ موضوع : راهنمای طراحی سازه‌ای تونل‌های آب‌بر به استناد آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی » موضوع ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه و در چهار چوب نظام فنی و اجرایی طرح‌های عمرانی کشور (مصوبه شماره ۲۶۵۲۵/ت ۱۶۸۹۸هت. مورخ 5 هیأت محترم وزیران) به پیوست نشریه شماره ۳۰۹ دفتر امور فنی» تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله این سازمان » با عنوان «راهنمای طراحی سازه‌ای تونل‌ها ی آب‌بر» از نوع گسروه سوم . ابلاغ می‌گردد . دستگاه‌های اجرایی » مهندسان مشاور » پیمانکاران و عوامل دیگر می‌توانند از این نشریه به عنوان راهنما استفاده نمایند و در صورتی که روش‌ها . دستورالعمل‌ها و راهنماهای بهتری در اختیار داشته باشند ؛ رعایت مفاد این نشریه الزامی نیست . عوامل یاد شده باید نسخه‌ای از دستورالعمل‌ها » روش‌ها و یا راهنمایی‌های جایگزین را برای دفتر امور فنی. تدوین معیارها و کاهشس خطرپذیری ناشی از زلزله این سازمان » ارسال دارند . -------- صفحهٔ بعد -------- اصلاح مدارک فنی خواننده گرامی: دفتر مور فنی» تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور با استفاده از نظر کارشناسان برجسته» مبادرت به تهیه این دستورالعمل نموده و آن را برای استفاده به جامعه مهندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان» این اثر مصون از ایرادهایی نظیر غلطهای مفهومی» فنی» ابهام» ایهام و اشکالات موضوعی نیست. از آین رو از تُسما خواننده گرامی صمیمانه تفاضا دارد در صورت مشاهده هرگونه ایراد و اسکال فنی, مراتب را به صورت زی رگزارئس فرمایید: ۱- شماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۲-- آیراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳- در صورت امکانء متن اصلاح شده را برای جایگزینی ارسال نمایید. ۴ نشانی خود را برای تماس احتمالی ذکر فرمایید. کارشناسان این دفتر نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نشمانی بوای مکاتیه: تهران, خیابان شیخ بهائی, بالاتر از ملاصدراء کوچه ادن شماره ۲۴ سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشورء دفتر آمور فنی, تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله صندوق پسی ۱۹۹۱۷-۶۵۶۸۱ واموا زرست اد وود -------- صفحهٔ بعد -------- بسمه تعالی پیشگفتار نگهداری طرح‌های عمرانی به لحاظ توجیه فنی و اقتصادی طرح‌هاء کیفیت طراحی و اجرا (عمر مفید) و هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری از اهمیت ویژه برخوردار می‌باشد. نظام فنی و اجرایی طرح‌های عمرانی کشور (مصوبه مورخ ۱۳۷۵/۴/۴ هیأت محترم وزیران) بکارگیری معیارهاء استانداردها و ضوابط فنی در مراحل تهیه و اجرای طرح و نیز توجه لازم به هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری در قیمت تمام شده طرح‌ها را مورد تأکید جدی قرار داده است. باتوجه به مراتب یاد شده و شرایط اقلیمی و محدودیت منابع آب در ایران» امور آب وزارت نیرو (طرح تهیه و تدوین ضوابط و معیارهای صنعت آب کشور) با همکاری معاونت امور فنی سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور (دفتر امورفنی»تدوین معیارها و کاهش خطرپذیری ناشی از زلزله) براساس ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه اقدام به تهیه استانداردهای م‌هندسی آب نموده است. استانداردهای مهندسی آب با در نظر داشتن موارد زیر تهیه و تدوین شده است : - استفاده از تخصص‌ها و تجربه‌های کارشناسان و صاحبنظران شاغل در بخش عمومی و خصوصی - استفاده از منابع و مآخذ معتبر و استانداردهای بین‌المللی - بهره‌گیری از تجارب دستگاه‌های اجرایی» سازمان‌هاء نهادهاء واحدهای صنعتی» واحدهای مطالعهء طراحی و ساخت - پرهیز از دوباره‌کاری‌ها و اتلاف منابع مالی و غیرمالی کشور - توجه به اصول و موأآزین مورد عمل موٌّسسه استانداردها و تحقیقات صنعتی ایران و سایر موْسسات تیه کننده استاندارد بخش آب» با بکارگیری استانداردهای یاد شده» برای پیشرفت و خودکفایی این بخش از فعالیت‌های کشور تلاش نموده و صاحبنظران و متخصصان نیز با اظهار نظرهای سازنده در تکامل این استانداردها مشارکت کنند. معاون امور فنی تابستان ۹۳۸۴ -------- صفحهٔ بعد -------- اعضای کمیته تدوین راهنمای طراحی سازه‌ای تونل‌های آب‌بر این راهنما با مسئولیت و سرپرستی آقای مهندس محمود آدرنگی و همکاری گروه نظارت بر تهیه راهنما تهیه شده است. اعضای گروه نظارت به ترتیب حروف الفباء عبارتند از : آقای ابوالقاسم صانعی‌نژاد شرکت مهندسین مشاور پارس‌اسلوب دکترای سازه أقای محمدرضا عسکری شرکت مهندسین مشاور بندأآب دکترای سازه آقای ایرج غلامی علم شرکت مدیریت منابع آب ایران فوق‌لیسانس مهندسی عمران آقای فرهاد گلشن شرکت‌مهندسین مشاورتهران‌بوستن فوق‌لیسانس سازه خانم نیکو ملک‌احمدی شرکت مدیریت منابع آب ایران لیسانس مهندسی عمران - آب آقای حسن نصری قجری مهندسین مشاور قدس نیرو دکترای سازه 11 -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان مقدمه فصل اول - کلیات ۱-۱ هدف ۲-۱ دامنه کاربرد ۴-۱ گروه تخصصی طراحی ۵-۱ مراحل طراحی و اجرا ۱-۵-۱ مطالعات شناسایی ۲-۵-۱ مطالعات توجیمی ۳-۵-۱ تهیه طرح اجرایی ۴-۵-۱ مرحله اجرا فصل دوم - محیط میزبان ۱-۲-۲ مشخصات کانی ۲-۲-۲ طبقه‌بندی عمده سنگ‌ها فصل سوم - گردآوری اطلاعات ژئوفیزیک و ژئوتکنیک برای تونل‌ها و شفت‌ها ۱-۳ کلیات ۱-۲-۳ مرحله شناسایی فصل چهارم - روش‌های اجرا ۱-۴ کلیات ۱-۱-۳۴ ملاحظات اصلی ۲-۱-۴ سایر ملاحظات 1۲۷ ۱۱ ۱۲ ۱۲ ۱۲ ۱۲ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۲-۴ حفر تونل با انفجار ۱-۲-۴ مراحل اجرایی حفاری با انفحار ۲-۲-۴ پیشروی در تمام مقطع و یا بخشی از مقطع ۳-۴ _طراحی مراحل انفجار ۴-۴ حفاری تونل‌ها با وسایل مکانیکی ۱-۴-۴ استفاده از ماشین‌آلات مختلف حفاری تونل ۲-۴-۴ دستگاه تی.بی.ام (/7130) ۵-۳۴ حفاری شفت‌ها یا میله‌ها ۱-۵-۴ حفاری شفت در سنگ ۶-۴ تیپ مقاطع تونل ۱-۵ مبانی و ملاحظات برای طراحی حفاظت‌ها ۱-۱-۵ تعاریف و مراحل طراحی ۲-۱-۵ انواع تونل‌ها و شفت‌ها ۲-۵ مودهای شکست در تونل‌ها و شفت‌ها ۱-۲-۵ مودهای شکست در تونل‌ها و شفت‌ها در دوره اجرا ۳-۵ مسلح کردن اولیه زمین ۴-۵ طراحی حفاظ‌های موقت ۱-۴-۵ روش‌های تجربی حفاظت‌های موقت فصل ششم - تحلیل‌های زئومکانیکی ۱-۶ کلیات ۲-۶ روابط تنش - کرنش ۱-۲-۶ شرایط الاستیک ۲-۲-۶ پارامترهای غیرخطی ۳-۲-۶ مقاومت سنگ ۳-۲-۶ مقاومت تک محوری ۵-۲-۶ مقاومت کششی ۷ ۱۳ ۱۳ ۱۳ ۱۳ ۱۳۴ ۱۳ ۱۵ ۱۶ ۱۶ ۱۷ ۱۸ ۱۸ ۱۸ ۱۹ ۲۳۰ ۳۱ ۳۵ ۳۵ ۲۳۶ ۳۸ ۳۸ ۳۸ ۳۸ ۳۹ ۳۹ ۳۰ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۶-۲-۶ تعریف معیار شکست موهر - کولومب ۷-۲-۶ معیار شکست هوک - براون ۸-۲-۶ معیار شکست هوک - براون تجدید نظر سال ۲۰۰۲ میلادی ۱-۳-۶ تنش عمودی برجا ۲-۳-۶ تنش افقی برجا ۴-۶ اندازه‌گیری تنش‌های موجود ۵-۶ روش همگرایی < همجواری ۱-۶-۶ شکل حفاری و شرایط تنش» فشار آب منفذی ۷-۶ روش پیوسته محاسبه با استفاده ازاختلافات‌محدودء اجزای محدود یا روش‌های اجزای مرزی ۱-۷-۶ مدل کردن توده سنگ ۲-۷-۶ تحلیل ناپیوستگی‌ها ۸-۶ مدل کردن حفاظ‌ها و مراحل اجراء ۱-۸۶ حفاظت تونل‌ها فصل هفتم - محاسبات پوشش‌های نهایی ۱-۷ کلیات ۲۷ انتخاب مقطع و جنس پوشش تونل‌ها از نظر هیدرولیکی ۲-۷ انتخاب پوشش دائم - کلیاتی در مورد پوشش نهایی تونل‌ها ۴-۷ تراوش آب از پوشش» زهکشی دائم و موقت ۵-۷ اصول کلی در باره عملکرد متقابل سنگ و پوشش ۱-۵-۷ مودهای شکست پوشش بتنی ۶-۷ حالت‌های حدی طراحی و ضرایب بار برای طراحی ۱-۶-۷ تحلیل و طراحی ۷-۷ روش‌های محاسبات پوشش بتنی تونل‌ها ۱-۷-۷ پوشش بتنی برای مقابله با فشار هیدرواستاتیکی وارده از خارج ۲-۷-۷ فشار آب داخل در مقاطع دایره‌ای ۷1 ۳۱ ۳۳ ۳۱ ۳۱ ۴۶ ۳۷ ۳۷ ۸8[ ۸8( ا(۸ ۸۵ ۳ ۸۸( ۵۶ ۵۸ ۸ ۵۸ ۵۹ ۶۳ ۶۴ ۶۴ ۶۵ ۶۵ ۸۶۷ ۶۸ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۴-۷-۷ روش‌های اجزای محدود (/۳۳۸) برای محاسبه لنگرها و نیروها ۵-۷-۷ روش تحلیل بر مبنای پیوستگی,» راه حل عددی ۶-۷-۷ محاسبه مقطع بتن مسلح در برابر لنگر خمش و نیروهای عمودی ۸-۷ اثر زمین‌لرزه ۱-۸۷ تأثیر لرزه در تونل‌ها و شفت‌ها فصل هشتم - ابزارگذاری و رفتار سنجی ۱-۸ کلیات ۸ طرح و برنامه‌ریزی رفتارسنجی ۱-۲-۸ تعیین شرایط پروژه ۲-۲-۸ ابزار مورد نیاز ۳-۲-۸ تعیین اهداف رفتارسنجی و پاسخ به سوالات لازم ۴-۲-۸ انتخاب پارامترهایی که باید ثبت شوند ۵-۲-۸ پیش‌بینی‌های کمی و دامنه کار ابزار و پیش‌بینی‌های لازم برای هر رفتار ۶-۲-۸ پیش‌بینی‌های لازم برای مرمت ابزار و راهکارهای عملی ۷-۲-۸ تعبین وظایف و مسئولیت‌ها برای تمامی مراحل ۸-۲-۸ انتخاب ابزار و محل‌های نصب آنها ۹-۲-۸ برنامه ثبت داده‌های موْثر در تصمیم‌گیری ۱-۲-۸ بررسی صحت و دقت داده‌ها ۱۱-۲۸ گزارش‌های رفتارنگاری ۳-۲-۸ برنامه‌ریزی واسنجی کردن در زمان‌های معین و نگهداری ابزار ۱۳-۲۸ برنامه‌ریزی جمع‌آوری داده‌ها و مدیریت و راهبری آنها ۳-۸ رفتارسنجی اجرایی تونل‌ها و مغارهای زیرزمینی ۱-۱ طبقه‌بندی کانی‌ها و سنگ‌ها ۷1 ۷۲ ۷۲ ۷۵ ۷۵ ۸۰ ۸۰ ۸۰ ۸۰ ۸ ۸ ۸۲ ۸۲ ۸۲ ۸۳ ۸۳ ۸۳ ۸۳ ۸۳۴ ۸۳ ۸۳۴ ۸۵ ۸۷ ۸۷ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۲-۱ گسل‌هاء درزه‌ها و صفحات لایه‌بندی ۱-۲-۱ جهت ۲-۲-۱ فاصله ۳-۲-۱ طول ۴-۲-۱ زبری ۵-۲-۱ مقاومت جدار سنگ در درزه ۶-۲-۱ گکشودگی درزه ۷-۲-۱ پرشدگی ۸۲-۱ نفوذ ۹-۲-۱ تعداد گروه درزه‌ها ۱--۱۰ ابعاد بلوک ۳-۱ هوازدگی ۴-۱ آب زیرزمینی ۵-۱ ویزگی‌های هیدروزژئولوزیک در سازندهای زمین‌شناسی ۱-۵-۱ پیش‌بینی‌های لازم برای مقابله با آب زیرزمینی هنگام حفر تونل‌هاء شفت‌ها و مغارها ۶-۱ گازهای طبیعی ۱- اطلاعات مورد نیاز از عملیات اکتشافی برای طراحی‌های پیش از اجرا ۱-۱ اطلاعات محیطی و زمین‌شناسی ۲-۱ برنامه‌ریزی حفاری ۳-۱ تعداد گمانه‌های لازم ۲ خفاری‌های اکتشافی ۱-۲ وسایل و روش‌های حفاری ۲-۲ حفاری‌های عمیق و نمونه‌گیری ۳-۲ آزمایش‌های سنگ دست‌نخورده و توده سنگ ۱-۳-۲ کلیات ۲-۳-۲ آزمایش در گمانه‌ها و ترانشه‌های آزمایشی ۷111 صفحه ۸۷ ۸۷ ۸۷ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸ ۸۹ ان را ۹ ۱.۰ ۱.۰ ۱.۰ ۱۱ ۱۲ ۱۰۴ ۱۰۴ ۱۰۴ ۱۰۴ ۱۰۴ ۱۰۴ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۳-۳-۲ آزمایش‌های برجا ۴-۳-۲ آزمایش‌های آزمایشگاهی ۵-۳-۲ موارد استفاده از نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی و برجا ۴-۲ روش‌های طبقه‌بندی توده سنگ ۱-۴-۲ روش بار سنگ ۲-۴-۲ شاخص کیفی سنگ (1101) ۳-۴-۲ طبقه‌بندی ساختمانی سنگ (5) ۴-۴-۲ سامانه طبقه‌بندی ژئومکانیکی توده سنگ ۵-۲ اکتشافات بزرگ مقیاس ۶-۳۲ کیفیت توده سنگ (0)) ۷-۲ ارائه اطلاعات زُئُوتکنیک مقدمه ۱ حفر تونل با استفاده از مواد ناریه ۱-۱ برش گوه‌ای یا بادبزنی ۲-۱ خفاری‌های آتشباری ۵-۱ فاکتور پودر - فاکتور چال ۷-۱ ارتعاش‌های انفحار ۸-۱ روش‌های شناخته شده برای حفاری‌های انفجاری ۱-۸۱ اجرای تونل‌ها به روش مقطع کامل ۲-۸-۱ اجرای تونل‌ها با استفاده از روش‌های کلاسیک حفر مرحله‌ای ۲- حفاری توسط دستگاه‌های مکانیکی 12 ۱۰۳۵ ۱۰۶ ۱۰۶ ۱:۸ ۱:۸ ۱:۸ ۱۱۰ ۱۱۰ ۱۱۰ ۱۱۱ ۱۱۱ ۱۱۲ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۳۴ ۱۱۶ ۱۱۷ ۱۳۱ ۱۳۱ ۱۳۸ ۱۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب عنوان ۳ مهاربندی و قاب‌ها و بتن‌پاشی به عنوان حفاظ موقت ۱-۳ قاب‌ها و تیرهای مشبک ۲-۳ تیپ‌های عملی مهاربندی ۱ کلیات ۲ بارگذاری ترزاقی و ۲01 ۳ طبقه‌بندی ساختمانی سنگ به روش ۲5۱ ۴ طبقه‌بندی ژئومکانیکی در سامانه 13۸/7۹ ۵- سامانه 0 برای رده‌بندی توده سنگ‌ها ۶ محدودیت‌های کاربرد برای روش‌های تجربی سامانه‌های حفاظت ۱ روش‌های قدیمی ۲ روش‌های اندازه‌گیری تنش‌های موجود در توده سنگ ۳ روابط مربوط به محاسبات تنش‌ها ۴ نقطه‌نظرهای عملی برای محاسبات در شرایط ساده شده ۱-۴ حفاظ تونل ۲-۴ اجرای بتن پاشیدنی ۳۴ شبیه‌سازی انتقال بار به پوشش تونلء در مدل دو بعدی ۳-۳ میل مهار تزریق شده در تمام طول با ورق نگه‌دارنده ۵-۴ مدل کردن میل‌مهارهاء قاب‌ها و قاب‌های مشبک در تحلیل دو بعدی ۶-۴ تفسیر نتایج تحلیل‌ها ۱ بررسی موردی یک زمین‌لرزه منابع و مراجع 2۸ ۱۳۵ ۱۳۶ ۱۹۳۴ ۱۳۰ ۱۳۰ ۶۰ ۱۳۷ ۱۷۰ ۱۱۷۳۲ ۱/۸۳۴ ۱۸۵ ۱۸۵ ۱۹۲ ۱۹۵ ۳۰۱ ۳۰۱ ۳۰۱ ۳۰۱ ۳۰۱ ۳۰۱ ۳.۳ ۳۰۳ ۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه سازه‌های زیرزمینی از جمله سازه‌های پیچیدههٌ مهندسی هستند که طراحی و روش‌های اجرای آنها دامنهٌ بسیار وسیعی دارد. شاید تنوع این نوع سازه‌ها از نظر شرایط محیطی قابل شمارش نیستء همان‌گونه که ویژگی‌های ژئومکانیکی و تنش‌های طبیعی اندرکنش سازندهای زمین‌شناسی با عناصر مهندسی که در ساختن این سازه‌ها به کار می‌روند و شامل حفاظت‌های موقت (و پوشش‌های دائم) می‌باشد مقدور نمی‌باشد. به عنوان مثال, مقایسه این سازه‌ها با سدها که بزرگ‌ترین سازه‌های مهندسی ساخته شده هستندء روشن می‌نماید که در کاملاً قابل کنترل بوده و شناخته شده هستند. با این حال در سدهاء پی سد و چگونگی برخورد به مسائل آن, اثر بسیار عمده‌ای در تصمیم‌گیری‌های طراحی داشته و حتی نوع سازه سد را تعیین می‌کند. در سازه‌های زیرزمینی شامل تونل‌هاء مغارها و شفت‌هاء ویژگی‌های زئومکانیکی خاص مقاطع با محدوده‌های زمین‌شناسی به سختی قابل تشخیص بوده و تعیین دقیق این ویژگی‌ها به جز هنگام حفاری‌های اجرایی معین نمی‌شود. به این ترتیب» بارهای وارد به سامانه و پایدار نگه‌داشتن مغار با ضریب اطمینان کافی پس از رسیدن به لایه‌های زمین‌شناسی متفاوت و انجام آزمایش‌های لازم تعیین می‌شود. دشواری‌های اشاره شده» سبب می‌شود که پروژه‌های متشکل از سازه‌های زیرزمینی نیازمند راهنمایی‌ها و دستورالعمل‌های تجربی و نظری باشد که طراحان مربوطه با توجه به آنها بتوانند در مقاطع پیش از اجراء طرح‌هایی در حد قابل قبول ارائه نمایند. موضوع این مجموعه عمدتاً کلیات مشترک مربوط به سازه‌های زیرزمینی و روش‌های برخورد به طراحی‌ها و کلیاتی از اجرا می‌باشد. در نبود استانداردهای بین‌المللی» این محموعه نیز مانند دستورالعمل‌ها و ضوابط موجود.ء گروه‌های طراح را در سازماندهی طراحی و انخاد روش‌های طراحی, راهنمائی خواهد کرد. در خاتمه امیدوار است با نزهایت کوششی که در خلاصه‌نویسی و حدف موارد تشریحی به عمل آمده» مجموعه حاضر بتواند ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - کلیات ۱-۷ هدف هدف از تهیه این مجموعه, ارائه ضوابط دستورالعمل‌ها و استانداردهای طراحی سازه‌ای برای تونل‌های آب‌بر و پوشش آنها است. پرداختن به چنین هدفی, بدون اشاره به تعاریف و مفاهیم کلی, راه‌گشا نیست. در بارگذاری تونل‌هاء زمین اطراف تونل, با تمام ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی آن نقش عمده‌ای دارد. به همین سبب» کلیاتی در مورد زمین‌شناسی و طبقه‌بندی زمین‌شناختی در پیوست‌های این مجموعه آمده تا مراجعه به مأخذهای گوناگون به حداقل کاهش یابد. با توجه به تأثیر روش‌های اجراء در حفاظت‌های موقت و دائم در مجموعه حاضر ضمن معرفی روش‌های اجراء گزینه‌های لازم برای حفاظت‌ها نیز توصیه شده‌اند. بدین ترتیب این مجموعه منحصراً جنبه استاندارد ندارد, بلکه ترکیبی از توصیه‌هاء دستورالعمل‌ها و استانداردها است. ۲-۱ دامنه کاربرد این مجموعه شامل نقطه‌نظرهای فنی» رهنمودهای مربوط به طراحی و اجرای تونل‌ها و شفت‌ها با کاربردهای هیدرولیکی می‌باشد. در مواردی از جمله محاسبات پایداری جدار تونل‌های سنگ‌بری شده» می‌توان در زمینه تونل‌های ترافیکی نیز از این محموعه استفاده کرد. دامنه کاربرد مجموعه در زمینه مطالعات و نتیحه‌گیری‌های ژئوتکنیک در حد نیاز مهندس طراح سازه مطرح شده است. با توجه به تنوع روش‌های اجرای تونل‌ها و متدولوژی‌های مختلف, از جمله استفاده از ماشین‌آلات خاص حفاری یا روش‌های ویژه مانند لوله‌رانی» برای کاهش حجم متن, تنها به این روش‌ها اشاره گردیده است. همچنین این مجموعه از نظر اجرایی» خاص تونل‌ها و شفت‌ها در زمین‌های سنگی است که با اجرای آنها در زمین‌های نرم تفاوت عمده‌ای دارند. به این ترتیب» کتاب حاضر به عنوان یک راهنمای طراحی و اجرا در تونل‌ها و شفت‌های سنگی به‌کار می‌رود. برای طراحی موفق فنی که توا با نقطه‌نظرهای اقتصادی باشدء استفاده از گروه مهندسین با تجربیات بالا در زمینه‌های تخصصی مختلف ضرورت دارد. از آنجا که عملیات اجرایی و قرارداد مربوط به اجرا در عملیات اجرایی مورد بحث نقش اساسی داردء بنابراین در مواردی این محموعه به مفاد قراردادهای اجرایی اشاره داشته که البته از اشاره فراتر نرفته و به این ترتیب نقطه‌نظرهای مربوط به تهیه استاد قرارداد را به طور کامل نمی‌پوشاند. طراحی تونل‌ها و شفت‌ها به علت این که محیط اجرای آنها بر خلاف سایر موضوعات مهندسی منحصراً ‏ تشکیلات زمین‌شناسی هستندء با سازه‌های دیگر اختلاف بنیادی دارد؛ در سازه‌های مهندسی معمولاً طراحی عناصر مهندسی مورد نظر است ولی در مورد تونل‌هاء در صورتی که مغار حفاری شده با استفاده از روش‌های مختلف از جمله به کار بردن میل مهارهاء بتن‌پاشی و تمهیدات دیگر تقویت شوند» باز در مورد پایداری و ضریب ایمنی سازه نمی‌توان به اعداد دقیقی رسید. در این راستاء بررسی‌ها و اکتشافات باید اتفاقات محتمل را پیش از وقوع روشن نمایند تا پیمانکار آمادگی و شرایط ایمنی کافی را برای اجرای طرح فراهم آورد. [- ۳۱۵6۵ 8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۱ روش‌ها و استانداردهای طراحی در طراحی تونل‌هاء شفت‌ها و سازه‌های زیرزمینی» از آنجا که عامل اصلی محیط میزبان و اثر آن بر جدار مغار می‌باشد و به این سبب که میزان شناخت از محیط میزبان و ویژگی‌های آن در مقایسه با دیگر سازه‌های مهندسی محدودتر است, محاسبات و طراحی‌ها ضمن اختلاف با دیگر سازه‌های مهندسی, اساسا محاسبات ویژه‌ای بوده و به همین دلیل کدها و استانداردهای مربوط به تونل‌ها و شفت‌ها محدود و کمیاب هستند. در این مجموعهء روش‌های طراحی با برنامه عملیات اجرایی مورد بحث قرار گرفته است. به این معنی که ابتدا خلاصه‌ای از ویژگی‌های سازندهای زمین‌شناسی به عنوان محیط میزبان معرفی گردیده و سپس طراحی حفاظ‌ها و عناصر پایدار کننده موقت با استفاده از روش‌های مختلف تشریح گردیده و سرانجام روش‌های مختلف محاسبات پوشش‌های تونل‌های هیدرولیکی بیان شده است. روش‌های برخورد به رفتار سنگ در مغارها شامل روش‌های نظری و تجربی می‌باشد که در مجموعه حاضر متداول‌ترین آنها معرفی شده‌اند. تأکید این مجموعه بر این است که پارامترهای شناسایی نشده در رفتار سنگ و سایر عوامل محیطی در طراحی» طوری در نظر گرفته شود که طراحی حاصل» هم از نظر ایمنی و هم به لحاظ اقتصادی بهینه باشد. ۳-۱ گروه تخصصی طراحی گروه طراحی به علت ویژگی‌های سازه‌های زیرزمینی باید شامل تخصص‌های زیر باشد: ۱-۴-۱ مهندس زمین‌شناس» برای تهیه برنامه بررسی‌ها و اکتشافات ژزئوتکنیک و زئوفیزیک و تفسیر نتایج حاصل از بررسی‌هاء مشارکت در ارائه طرح پایداری اولیه مغارها و حفاری‌هاء اظهار نظر در مورد اقدامات لازم در برخورد به شرایط غیرمعمول و انتخاب مسیر اصلی تونل و همکاری با متخصص آب زیرزمینی. ۲-۴-۱ مهندس هیدرولیک, برای طرح پلان و پروفیل» و فشار آب در تونل و ویژگی‌های هیدرولیکی مقطع ساخته شده تونل و اعلام نظر در مورد گزینه‌ها. ۲-۴-۱ مهندس سازه» برای محاسبات پوشش‌ها در تونل‌های تحت فشار و پنستاک‌ها و محاسبات بتن مسلحء همکاری در انتخاب نوع پوشش تونل و حفاظت‌های موقت. ۴-۴-۱ مهندس زئوتکنیک. برای محاسبه و ارزیابی حفاظت‌های موقت» انتخاب روش‌ها و تدابیر مربوط به ناهنجاری‌ها و شرایط غیرمتعارف» انتخاب نوع پوشش تونل و مسیر کلی تونل. ۵-۴-۱ مهندس عمران (سیویل)» برای انتخاب موقعیت کارگاه و تجهیزات» دستیابی به کارگاه» محل انبار مواد اضافی و تغییر محل تجهیزات مربوط به اجرا. ۶-۳-۱ مهندس عمران (سیویل) یا نقشه‌بردار» برای تهیه نقشه‌های پایه. انتخاب روش‌های تعیین مختصات و نقاط اصلی نقشه‌برداری و کنترل اجرای عملیات صحرایی. ۷-۴-۱ گروه زیست‌محیطی. ۸-۳-۱ مهندس عمران با تجربه اجرا در سازه‌های زیرزمینی» برای مشاوره در مورد روش‌های اجرای پیش‌بینی شده و راه -------- صفحهٔ بعد -------- ۹-۴-۱ سایر تخصص‌هاء شامل متخصص آنالیز قیمت‌های واحد (معمولاً با تخصص عمران - اجرایی)» نقشه‌کش‌های آشنا با نرم‌افزارهای ترسیمی و کارشناسان مورد نیاز برای تهیه و تنظیم اسناد قرارداد. ۵-۱ مراحل طراحی و اجرا! در تمامی مراحل طراحی» زمینه‌های تخصصی مهندسی تونلء زمین‌شناسی و مهندسی ژئوتکنیک باید مورد توجه باشند. مراحل طراحی و اجرا به اختصار بدین ترتیب می‌باشد: ۱-۵-۱ مطالعات شسناسای یآ این مرحله شامل معرفی و تعیین سیمای طرح شامل بیان علل و نیازهای اجرای طرح یا چشم‌اندازهایی است که اجرای طرح ایجاد می‌نماید. عمده‌ترین پروژه‌هایی که زمینه اصلی آنها سازه‌های زیرزمینی و تونل‌ها را تشکیل می‌دهد عبارتند از: نیروگاه‌هاء کنترل سیلاب انحراف آب و سرانجام تأمین و انتقال آب برای اهداف آبیاری و کشاورزی و اهداف دیگر. ۳-۵-۱ مطالعات نوجیهی ۱-۲-۵-۱ بخش عمده فعالیت‌ها در این دوره» روی اقتصاد طرح متمرکز می‌گردد. در این مرحله باید امتیاز و برتری اجرای طرح بر هزینه‌های اجرا و آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از اجرا روشن شود. در این راستاء باید دقت طرح در حد مناسبی بیشتر از مرحله قبل بوده و مسائل زمین‌شناسی و زیست‌محیطی با دقت کافی تشریح شوند. ۲-۳-۵-۱ در مورد هر طرح» گزینه‌هایی با در نظر گرفتن مشکلات و موانع و اثرات زیست‌محیطی بررسی می‌شوند که پس از غربال کردن گزینه‌هاء طرح نهایی شامل طرح اولیه هندسه طرح راستاها و ترازها و پارامترهای جانبی (از جمله راه‌های دستیابی) به عنوان طرح حاصل از مطالعات توجیهی ارائه می‌شود. در این مرحله محاسبات هیدرولیکی طرح در تعیین هندسه و راستا و ترازها نقش عمده‌ای دارد. طرح مرحله اول باید شامل سازه‌های جانبی از قبیل مخزن ضربه‌گیر» محفظه هو و غیره باشد. در گزینه‌ها باید علاوه بر تونل و تجهیزات جانبی» گزینه‌های جایگزین نیز بررسی شوند. مشکلات و پیچیدگی‌های زمین‌شناسی و عوارض ناشی از حفاری (مانند برخورد به چشمه‌های آب‌گرم و گازهای مسموم) در این مرحله ملاحظه خواهند شد. به این ترتیب» در مرحله اول باید مطالعات بررسی‌ها و اکتشافات ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی در حد مناسب انجام شده و از نتایج آزها در ارائه گزینه‌ها و انتخاب مسیر مناسب و همجنین هندسه مناسب و محاسبات پایداری استفاده گردد. در حال حاضر خدمات مهندسی مربوط به تونل‌ها و مغارها در مراحل مختلف به صورت همسان موجود نیست و لازم است در محجموعه‌های اینده استاندارد صنعت آب تدوین شرح خدمات مهندسی برای این عملیات مورد توجه قرار گیرد. 2 - 11000۵1306 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۵-۱ تهیه طرحاجرایی پس از انتخاب مسیر و هندسه مناسب تونل و موقعیت شفت» بر اساس نقشه‌های توپوگرافی دقیق‌تر (حداقل مقیاس ۱:۲۰۰۰ برای مسیر و حداقل ۱:۱۰۰۰ برای ورودی و خروجی) و با توجه به اطلاعات زئوتکنیکی و زئوفیزیکی, طراحی‌ها انجام می‌گیرد. نکات مهمی که در این مرحله باید مورد استفاده و توجه باشند.ء عبارتند از: - حفظ تأسیسات موجودء - تدابیر لازم برای جلوگیری از آب‌شستگی‌ها و یا انباشته شدن رسوبات هنگام وقوع جریان‌های سطحی, - جانمایی ورودی» خروجی و شفت. - حفاظت‌های موقت؛ - شرایط و حدودی که پیمانکار باید حفاظت‌های موقت را طراحی کندء - مراحل و ترتیب اجرا, - پوشش نهایی تونل (شامل بتن» میل‌گرد و فولاد) - سازه‌های جانبی و جزییات آنهاء - حفاظت‌های کاتدی, - ابزار دقیق و سامانه‌های رفتارنگاری» و ۴-۵-۱ مرحله اجرا در مرحله اجراء تیم اجرایی شامل مدیر پروژه» مهندس مقیم نظار و سایر نفرات لازم می‌باشد. در این مرحله» طراح باید کلیه پیشنهادهای فنی پیمانکار را ملاحظه نماید. نتایج قرائت ابزار» برای ملاحظات فنی باید در اختیار طراح قرار داده شود. حضور نماینده‌ای از طرف گروه طراحی در کار گاه تنیز لازم است. ۵-۵-۱ مرحله راداندازی و بهره‌برداری پیش از اعلام تحویل, باید آزمایش‌های لازم از جمله هیدرواستاتیک انجام و دستورالعمل بهره‌برداری و نگهداری و نقشه‌های چون ساخت تهیه شود. در مرحله بهره‌برداری» از قرائت‌های سامانه‌های رفتارنگاری بهره‌گیری می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - محیط میزبان ۱-۲ ملاحظات زمین‌شناسی ! ملاحظات عمده زمین‌شناسی تونل‌ها به شرح زیر می‌باشند: ۱-۱-۲ زمین‌شناسی محدوده کار در مورد تونل‌هاء مغارها و سازه‌های زیرزمینی باید گویای ویزژگی‌های مکانیکی از جمله تغییر شکل و شکست آنها هنگام حفاری باشد. در صورت احتمال برخورد به آب زیرزمینی» مقدار و فشار آن باید بررسی شود. ۲-۱-۲ هنگام طراحی و اجرای تونل‌ها "چینه‌شناسی" و ساختمان "زمین‌شناسی توده سنگ" چهارچوب اصلی طبقه‌بندی را تعیین می‌کند. توده سنگ‌ها از نظر زمین‌شناسی با توجه به ویژگی‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند. در این بررسی‌ها ضمن طبقه‌بندی زمین‌شناسی و مسائل آن» عواملی از جمله برخورد به آب زیرزمینی پیش‌بینی می‌گردد. از نمونه‌های دست‌نخورده " (بکر) سنگ ویژگی‌های مکانیکی به دست می‌آید. حال آن که توده سنگ, به علت داشتن ابعاد بزرگ‌تر ویژگی‌های دیگر از جمله اثر درزه‌ها و شکستگی‌ها را نیز در بردارد. به این ترتیب» در آغاز به کلیات زمین‌شناسی که باید در طراحی سازه‌ای مغارها و حفره‌های زیرزمینی مورد توجه قرار گیرند اشاره می‌شود. در رفتار عمومی توده ویژگی‌های رفتاری ژئوتکنیکی سنگ سالم و توده سنگ» تنش‌های موجود در توده سنگ در حالت طبیعی» اثر هوازدگی و ناپیوستگی (از جمله درزه‌ها و گسله‌ها) و وجود آب زیرزمینی و گازها که پایه‌های پیش‌بینی رفتاری سازه‌های زیرزمینی را تشکیل می‌دهند ملحوظ می‌شود. ۲-۲ ویژگی‌های سنگ دست‌نخورده ویژگی‌های سنگ بکر را به صورت کلی به ترتیب زیر می‌توان بیان کرد: سنگ»ء ماده‌ای طبیعی است که ترکیب بسیار متنوعی دارد. سنگ‌ها معمولاً متشکل از قطعات کانی‌هایی هستند. کانی‌ها ترکیبات شیمیایی یکدستی دارند. کانی‌های هر سنگ ویژگی‌های خاص خود را دارند. شناختن کانی‌ها معمولاً از روی مقاطع ۱-۳-۳ مشخصات کانی ویژگی کانی‌ها غالبا خصوصیات مهندسی سنگ‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد» خصوصاً اگر مقدار آن در سنگ زیاد باشد. سیلیکات‌های بدون آب (فلداسپارهاء کوارتزء هورن بلند» اوژیت و اولیوین) در قیاس با کانی‌های دیگر به طور قابل توجهی سخت‌تر می‌باشند که این امر» سبب افزایش مقاومت تک‌محوری و برشی سنگ می‌شود. ۱- برای اطلاعات بیشتر به پیوست شماره ۱ مراجعه شود. 2 - 11۵61 ۶ -------- صفحهٔ بعد -------- اگر مقدار کانی‌های نسبتاً نرم مانند میکا یا کلسیت در توده قابل ملاحظه باشدء می‌توانند موجب هوازدگی زیاد و شکست یک کانی در سنگ کم استء هر کانی غالباً اثر مستقیم کمی در رفتار مکانیکی سنگ داشته و رفتار سنگ را به میزان محدودی تحت تأثیر قرار می‌دهند. برای تعیین مشخصات و ویژگی‌های سنگ انجام آزمایش‌های مکانیکی روی نمونه‌های آن ضروری ۳-۳-۲ طیفه‌بندی عمده سنک‌ها منشاً سنگ‌هاء عامل اصلی طبقه‌بندی آنهاست. سنگ‌ها به گروه‌های زیر تقسیم می‌شوند: ۲- سنگ‌های رسوبی» و ۳- سنگ‌های دگرگون. در طبقه‌بندی سنگ‌ها که توسط آقایان کلیتون» سایمون " و متیو" در سال ۱۹۸۲ انجام شده» سنگ‌های آذرین بر حسب اندازه بلورها طبقه‌بندی شده‌اندء زیرا اندازه بلورها به نحوه خنک‌شدن آنها بستگی دارد. طبقه‌بندی سنگ‌های رسوبی نیز برحسب نحوه رسوبگذاری و ترکیب شیمیایی انجام گردیده و سرانجام» گروه سنگ‌های دگرگون برمبنای ساختمان قطعات و کانی‌ها طبقه‌بندی شده‌اند. 6 | - 2 7 - 3 ۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - گردآوری اطلاعات ژئوفیزیک و ژئوتکنیک برای تونل‌ها و شفت‌ها ۱-۳ کلیات علاوه بر اطلاعات عمومیء موردی و تجربی در اجرای تونل‌های هیدرولیکی» از اطلاعات ژئوفیزیکی و ژئوتکنیکی نیز باید تونل در دوره بهره‌برداری را تأمین نمایند. در این بخش» روش‌ها و استانداردهای لازم مورد بحث قرار می‌گیرند. دستورالعمل‌های قید شده در 1110-1804 75۸60۳]ء بخش بررسی‌های زئوتکنیک و 1:۸/11110-1-1802 بررسی‌های ژئوفیزیک از جمله استانداردهای لازم هستند که می‌توان به آزها استناد کرد. در دنباله مطلب, عملیات اکتشافی مورد نیاز احداث تونل‌ها در مراحل مختلف مطالعات قید شده است. اطلاعاتی را که باید گردآوری کرد به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند: ۲-۱-۳ ویژگی‌ها و شرایط زئومکانیکی توده سنگ. ۳-۱-۳ آب زیرزمینی (مخازن آب زیرزمینی» آبخوان‌ها و فشار آب)» و ۴-۱-۳ خطرات اجرایی (تلاقی با گسله‌های اصلی حامل آب» گازها و غیره). ۲-۳ خفاری‌های اکتشافی لازم برای مراحل مختلف برای جمع‌آوری اطلاعات فنی لازم برای مطالعات تونل‌ها در مراحل مختلف» بررسی‌های ژئوفیزیک و زئوتکنیک به شرح زیر ۱-۳-۳ مرحله شناسایی اطلاعات ژئوتکنیک مورد نیاز مرحله شناسایی عمدتاً از داده‌های موجود گرفته می‌شود و عملیات ژئوتکنیک به حداقل محدود می‌گردد. گردآوری اطلاعات بیشترء به مرحله توجیهی موکول می‌شود. در مرحله شناسایی» اتکا عمدتاً بر زمین‌شناسی منطقه و بر عوامل کلی طراحی و اجرا می‌باشد. کمترین اطلاعات مورد نیاز شامل موارد زیر است: - گردآوری اطلاعات و نتایج مطالعات موجود؛ - دریافت اطلاعات از راه دور (سنحش از دور)» - عملیات مناسب ژئوفیزیک. و - حفاری در نقاط حساس و کلیدی, حسب انتخاب. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۱-۳-۳ منابع اطلاعات موجود نقشه‌های توپوگرافی ۱:۵۰۰۰۰ برای تمام سطح کشور ایران موجود است. نقشه‌های زمین‌شناسی تقریباً برای تمام کشور به مقیاس ۱:۳۵۰۰۰۰ از سازمان زمین‌شناسی کشور قابل حصول بوده و گذشته از این» بخش‌هایی از کشور دارای نقشه‌های به مقیاس ۱:۱۰۰۰۰۰ می‌باشند. همچنین از وزارتخانه‌ها و نهادهای دیگر از جمله وزارت صنایع و معادن و وزارت نفت» می‌توان نقشه برخی مناطق دیگر را گردآوری کرد. شرکت‌های خصوصی در مطالعات خود, نقشه‌های زمین‌شناسی با مقیاس‌های متفاوت را تهیه کرده‌اند که در پروژه‌های بزرگ» دسترسی به آنها حسب دستور کارفرمای طرح یا مراجعه به مقامات سازمان‌های مربوطه امکان‌پذیر است. بنابراین در مطالعات شناخت, مهندسین مشاور مطالعه کننده باید منابع نقشه‌ها و اطلاعات را به کارفرما اطلاع دهد تا معرفی و همکاری برای اخذ و گردآوری آنها به عمل آید. در مناطق شهری, با مراجعه به وزارت مسکن و شهرسازی» سازمان‌های آب» شرکت‌های منطقه‌ای آب و فاضلاب و مهندسین مشاور فعال در پروژه‌های توسعه شهری» می‌توان اطلاعات لازم را گرد آورد. اطلاعاتی که به شرح بالا جمع‌آوری می‌شوند» غالباً هدف‌های خاص خود را دنبال می‌کنند. بنابراین مطالعه کننده باید در جهت اهداف طرح خود روی داده‌های خام» کار کرده و تغییرهای لازم را به عمل آورد. نتیجه این کارها باید به تهیه مجموعه نقشه‌های زمین‌شناسی» پروفیل‌هاء تشریح انواع سنگ‌ها و فهرست مشکلات و آنومالی‌ها منجر شود. تمامی این اطلاعات باید با مشاهدات محلی» صحرایی و سایر روش‌ها تکمیل شوند. استفاده از عکس‌های ماهواره‌ای, عکس‌های هواییء نقشه‌ها و بازدیدهای محلی در تهیه مجموعه کامل نقشه, گسله‌ها و سایر عوارض متداول است و مطالعه کننده باید در حدود مناسب با ابعاد طرح و اهمیت و حساسیت آن در مرحله شناختء» بسته به مورد از این اطلاعات (با توافق کارفرما و پس از گنجانیدن حدود آن در شرح خدمات قرارداد) استفاده نماید. گاه نتایج حفاری روی سازندهای مورد نظر که در سایر نقاط انجام شده» در دسترس هستند که از آنها می‌توان استفاده نمود. جمع‌آوری و بررسی داده‌های موجود باید شامل اطلاعات مربوط به ویژگی‌های جغرافیایی» فرهنگی, داده‌های محیطی مانند مالکیت اراضی, تأسیسات موجود.ء راه‌های دسترسی» حساسیت‌های محیطی و غیره باشد. توسعه منابع محلی مانند معادن» معادن سنگ و ۳-۱-۳-۳ رونس‌های دریافت اطلاعات از دور اسنجش از دور) گذشته از عکس‌های هوایی سیاه و سفید که در فتوزئولوزی کاربرد مفید و موّنری دارندء امروزه استفاده از عکس‌های ماهواره‌ای در ایران» استفاده از عکس‌های هوایی به مقیاس‌های مختلف» همراه با ایماژهای ماهواره‌ای برای تمامی سطح کشور ۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۱-۳-۳ نهیه نفشه مورد نظر زمین‌شسناسی اولین اقدام» انجام مطالعات صحرایی و بررسی دقیق و شناسایی مسیر تونل است؛ در این بررسی‌ها باید به محل محورها و ورودی‌ها و خروجی‌ها توجه خاص داشت. اجزا و بخش‌های تصویر شده در نقشه‌ها و عکس‌های هوایی نیز باید بررسی شوند. رخنمون‌های سنگ‌ها که غالباً در خاکبرداری جاده‌ها وجود دارندء از جمله بهترین عوامل شناسایی توده سنگ‌هاء شکستگی‌های آنها و امتداد لایه‌های رسوبگذاری و موقعیت مرز و محدوده انواع سنگ‌ها می‌باشند. مشاهدات زمینی» خصوصاً به عوارضی که ضرورت مسئله را مطرح می‌کند می‌پردازد که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: - زمین‌لغزه‌های نو و کهنه. خصوصاً در محدوده ورودی‌ها و خروجی‌های تونل‌هاء - گسل‌های مهم - حفره‌های فرونشسته" و مناطق کارستی, - چشمه‌های آب‌گرم - فعالیت‌های آتشفشانی؛ - آنیدریت‌ها و گچ و یا شیل‌های متورم شونده» - غارهاء - ترک‌های رهایی تنش» و - مناطق دارای هوازدگی عمیق و واریزه‌ها. پس از تعیین و تثبیت مسیر تونل و ورودی و خروجی باید نقشه جزییات زمین‌شناسی تهیه شود. درزهاء گسل‌ها و صفحات لایه‌بندی» باید روی نقشه آمده و قرارگیری آنها و چینه‌ها مشخص شود»ء به طوری که محاسبات پایداری را بتوان انجام داد. ۴-۱-۳-۳ آب زیرزمینی [هید روژئولوزی) آب زیرزمینی بالقوه می‌تواند بیشترین دشواری را در حفر تونل‌ها ایجاد کند. بنابراین برای تعیین رژیم آب زیرزمینی» منابع آب» کیفیت آب» دما و عمق آب کوشش خاص لازم است. در بررسی و برآورد مقدار آب زیرزمینی باید اطمینان حاصل شود که حفر تونل چه تأثیری بر رژیم آب زیرزمینی محیط زیست. اقتصادی و اجتماعی و پایداری سازه‌های مجاور دارد. برای استنتاج موارد بالاء استفاده از نقشه‌ها و عکس‌های هوایی لازم و مفید است. پیاده کردن چشمه‌های دائمی و سایر منابع آبی روی نقشه در مقاطع مختلف سال غالباً لازم می‌باشد. تخمین پتانسیل آب زیرزمینی می‌تواند بر اساس کشت و کار منطقه ارزیابی شود. [| - ٩۱ ‏5ع[0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵-۱-۳-۳ بررسی‌های ژئوفیز یک سطحی روش‌های ژئوفیزیکی» به علت ارزان بودن نسبی آنها و ارائه اطلاعات نسبتاً مناسب در مدت کوتاه برای مراحل ابتدایی مطالعات مفید است. جزییات برنامه‌ریزی و اجرای بررسی‌های ژئوفیزیک. در مراجع مختلف از جمله در 1110-1-1802-/۳۸] ارائه شده متداول‌ترین روش ژئوفیزیک برای کارهای زیرزمینی» عملیات سایسمیک انعکاسی - انکساری و مقاومت الکتریکی است. در روش سایسمیک (امواج صوتی) وجود سنگ‌های متمایز یا مناطق گسلیده مشخص می‌شود. این روش برای تعیین عمق آب سرعت امواج صوتی به عنوان شاخص برای کیفیت سنگ و قابلیت سنگ برای حفاری به کار می‌رود. در صورتی که مغایرتی در سرعت امواج در محدوده ملاحظه نشود.ء منطقه از نظر امواج صوتی نامکشوف یا ناشناخته است. بسته به قدرت و انرژی اعمال شده در عملیات سایسمیک و تکنیک‌های خاص آن» بررسی‌های سایسمیک را می‌توان برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی غالبا برای تعیین عمق آب زیرزمینی مفید است. ۳-۳-۳ بررسی‌های مربوط به مطالعات توجیهی بعد از انجام زمین‌شناسی مهندسی در مرحله شناخت. بررسی‌های تکمیلی شامل حفر گمانه‌ها و ترانشه‌ها برای مطالعات مرحله توجیهی صورت می‌گیرند. دامنه کار در این مرحله از کارء باید به حدی باشد که عوارض مهم و تعیین کننده زمین‌شناسی که روی سیمای طرح توجیهی می‌توانند موّنر باشند و یا اثرات قابل توجهی بر انتخاب ورودی و خروجی تونل بگذارند» شناخته ۱-۳-۳-۳ بررسی‌های مربوط به برنامه‌ریزی و مهندسی پیش از اجرا در مرحله طراحی‌های مهندسی, باید بررسی‌های لازم نه تنها برای برآورده ساختن نیازهای طراحی سازه زیرزمینی» بلکه برای به دست آوردن اطلاعات اجرایی صورت گیرد. به همین دلیلء برنامه عملیات باید توسط مهندس زمین‌شناس یا مهندس زئوتکنیک با همراهی نزدیک با مهندس طرح و مهندسین اجرایی تهیه شود. اغلب داده‌های زئوتکنیک. برای طراحی در مرحله برنامه‌ریزی پیش از اجرا به دست می‌آیندء با این حال, حفاری‌های تکمیلی, و نیز حفاری و آزمایش‌های لازم برای اجرا را می‌توان در مراحل بعدی طراحی گردآوری کرد. عواملی که شناسایی آنها در طرح و یا عملیات اجرایی موْثرندء در پیوست شماره ۲ آمده است. ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - روش‌های اجرا ۱-۴ کلیات روش‌های اجرایی, با توجه به ابعاد پروژه و شرایط سنگ و امکانات اجرایی تنوع قابل توجهی دارند. این روش‌ها از روش‌های سنتی شامل حفاری و سنگ‌بری با استفاده از مواد منفجره تا استفاده از ماشین‌های حفاری ویژه متفاوت می‌باشند. توجه به این نکته لازم است که سنگ‌بری در مقطع تونل به علت ایجاد شستگی‌های ثانویه و یا باز شدن درزه‌های موجودء بر مراحل بعدی اجرا اثر می‌گذارد و روش‌های حفاظت موقت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این بخش از محموعه» سعی شده که مطالب مهم تا حد امکان فهرست‌گونه آورده شوند و تنها به آن قسمت‌ها که بر طراحی و پایداری مغارها اثر می‌گذارند تأکید نسبتاً بیشتری معطوف شده است. از آنجا که ملاحظه شده در غالب کارگاه‌هاء انفجار در تونل‌ها (و پی‌کنی در زمین‌های سنگی) به علت عدم رعایت مقادیر بهینه مواد ناریه موجب خساراتی به توده سنگ و تأسیسات مجاور می‌گردد» به استفاده مناسب از مواد ناریه و در مورد تی.بی.ام ها با توجه به ویژگی دستگاه‌ها به اشاره مختصری در مورد روش کار و عوامل موْئْر در انتخاب دستگاه بسنده شده و با توجه به حجم سرمایه‌گذاری» در صورت استفاده از این دستگاه‌ها طبعاً بررسی‌های ویژه لازم است که انتظار نمی‌رود این مجموعه شامل چنین اطلاعاتی باشد. تیم طراحی باید مرکب از مهندسین طراح» مهندسین اجرا و زمین‌شناس با تجربه در سازه‌های زیرزمینی باشد. روش‌ها و مراحل حفاری روی بارها و جابه‌جایی‌هایی که باید سامانه‌های حفاظت موقت و دائم در برابر آنها مقاومت و پایداری کنند مور هستند. شکل تونل باید طوری باشد که قابلیت اجرایی و عملی داشته باشد. جزییات بیشتر به دوره اجرا موکول می‌شود. ۱-۱-۴ ملاحظات اصلی مراحل عملیات اجرایی در سازه‌های زیرزمین را می‌توان به صورت زیر بیان کرد: - حفاری شامل حفاری با وسایل دستی, انفجار و یا استفاده از دستگاه‌ها و ماشین‌های مخصوص؛ - حفاظت‌های اولیه» و - حفاظت‌های دائمی زمین. ۳-۱-۴ سایر ملاحظات سایر ملاحظات مهم اجرا را به ترتیب زیر می‌توان بیان نمود: - آماده‌سازی و تجهیز کارگاه و ورودی‌هاء - نقشه‌برداری» - تهویه فضاهای زیرزمینی» - زهکشی و کنترل آب. (/78۱) 65 :۱/1203 80۳۳۵ اعدس۳ - | ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- - مقابله با خطرات؛ - ملاحظه اثرات اجرای تونل بر سازه‌های مجاورء و ۲-۴۳ حفر توئل با انفجار اگرچه استفاده از تی‌بی‌ام در بسیاری از پروژه‌های حفر تونل متداول نشده استء اما هنوز بخش عمده‌ای از حفاری‌های زیرزمینی در سنگ با انفجار انجام می‌شود. در پیوست شماره ۳ روش‌های اجراء با تفصیل بیشتر آمده است. ۱-۳-۴ مراحل اجرایی حفاری با انفجار این روش شامل مراحل اجرایی به ترتیب زیر است: ۱ حفر چال‌ها و خرج‌گذاری, ۲- آتش‌باری و تهویه برای خروج دودهای انفجارء ۴- لق‌گیری سقف و دیوارهاء ۵- نصب حفاظ‌های اولیه, و ۶- پیشروی و ریل‌گذاری (در صورت استفاده از سامانه واگن)» تهیه تجهیزات. ۳-۳-۴ بیشروی در تمام مقطع و یا بخشی از مفطع غالباً حفاری در تونل‌ها در تمام مقطع " انجام می‌شود. طول چال‌های انفجار اندکی کمتر از ابعاد گشودگی و طول پیشروی در آتش‌باری مطلوب در حد ۹۰ درصد عمق چاله‌ها است. طول‌های تیپ پیشروی در هر دور انفجار بین ۲ تا ۴ متر می‌باشد. در صورت وجود محدودیت‌هایی از نظر ابعاد تونلء ماشین‌آلات حفاری یا کیفیت سازند مورد حفاری» سنگ‌بری به صورت مرحله‌ای مناسب‌تر است. متداول‌ترین نوع حفاری‌های مرحله‌ای» روش‌های حفر پیشانی " و کرسی " است. در روش اول» بخش فوقانی (پیشانی) با عرض کامل و به دنبال آن کرسی‌ها حفاری می‌شوند. در حفر کرسی‌ها از چال‌های عمودی می‌توان استفاده کرد. روش‌های متعدد حفاری مرحله‌ای وجود دارد که از آن جمله. می‌توان اول حفر قسمت میانی و سپس دو بخش در طرفین پیشانی و بخش کرسی باقی‌مانده در یک» دو یا سه مرحله را نام برد. ۳۵۱۱-۵۵ - ۱ ۵ - 2 3-61 ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- علت انتخاب روش حفر مرحله‌ای (در مقایسه با حفر مقطع کامل) شامل موارد زیر است: ۱-۲-۲-۴ سطح مقطع برای یک دستگاه چال‌زن جامبو" بزرگ است. این حالت در مغارهای نیروگاه‌هاء تونل‌های دو یا سه خطه آزاد راه‌ها و شیرخانه‌ها عمومیت دارد. ۲-۲-۲-۴ شدت انفجار بر پایه کنترل ارتعاش صورت گیرد. ۳-۲-۲-۴ زمین خیلی سست باشد به طوی که حفاری در تمام مقطع» مجال تثبیت با حفاظ‌های موقت را ندهد. ۳-۴ طراحی مراحل انفجار مراحل پیش‌بینی شده برای اجرا به صورت زیر است: ۱-۳-۴ روش انجام کار باید توسط پیمانکار ارائه شده و به تصویب دستگاه نظارت برسد. حفاری چال‌ها معمولاً با دستگاه‌های بادی با هیدرولیکی حفاری صورت می‌گیرد. در حفر تونل‌های با مقطع کوچک. از دستگاه‌های تک چکش و در مقاطع بزرگ از جامبوهایی با دو بازو یا بیشتر استفاده می‌شود. جامبو ممکن است روی شاسی با چرخ‌های لاستیکی, چرخ زنجیری و یا اصلاً روی سامانه‌ای که روی ریل‌ها حرکت می‌کند سوار شود. ۲-۳-۴ در طراحی انفجار میزان احاطه شدن چال‌ها حایز اهمیت است. اگر چال از اطراف محاط باشد. انفجار می‌تواند موجب تغییر شکل پلاستیک باشد. در چال‌هایی نزدیک سطوح آزاد» موج انفجار» در رویه دیوار ترک‌هایی ایجاد نموده و سبب ریزش سنگ می‌گردد. فاصله چال تا سطح آزاد و رویهء قاعدتاً ۰/۷۵ تا ۱ برابر فواصل چال‌ها انتخاب می‌شود. ۳-۴ حفاری تونل‌ها با وسایل مکانیکی وسایل حفاری تونل, تنوع زیادی دارند که از دستگاه‌های ساده تا تی. بی. ام را شامل می‌شود. عمده‌ترین ماشین‌ها شامل کله س ۳ ۰ گاوی‌ها و تی‌بی‌ام‌ها می‌باشند. 1-۴-۴ استفاده از ماشینآلات مختلف حفاری توئل استفاده از دستگاه‌های کله‌گاوی در حفاری تونل‌هاء به صورت تمام مقطعء نیم مقطعء تونل‌های دسترسی, بازکننده جبهه کار برای /780 و سایر موارد متداول است. بخش‌های عمده در این سامانه عبارتند از: * بخش خفار (دورانی) مجهز به ناخن, [از ال 0100[ - | (۸0)1993] ۲101۵۳۵ و اطلاعات مربوط به عوامل انفجار و طرح انفجار در کتاب‌ها و نشریات سازندگان این مواد از قبیل (001) ۳1۵400۵01 10۲.۵د812 و نشریات گروه مهندسین ارتش آمریکا موجود است. 102۵ - 3 ۱۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- بازوی هیدرولیکی که می‌تواند مته را با راستای عمودی در نقاط مختلف مستقر نماید. ۹ گردان افقی, برای انتخاب موقعیت مناسب در راستای افقی؛ *بخش بارگیری شامل پیش‌بند و بازوهای جمع‌آوری کننده» تسمه نقاله برای بار کردن نخاله‌ها به ماشین‌های حمل مواد. ۰ قاب پایه و سیستم حرکتی دستگاه که غالباً زنجیری است. دستگاه‌ها دارای توانایی و ظرفیت‌های متفاوتی هستند. دستگاه‌های بزرگ می‌توانند از یک محل استقرار تا حدود ۶۰ متر اکثر دستگاه‌ها می‌توانند سنگ‌هایی با مقاومت فشاری تک محوری بین ۶۰ تا ۱۰۰ مگاپاسکال را حفاری کنند. دستگاه‌های قوی‌تر می‌توانند سنگ‌های با مقاومت بین ۲۰۰-۱۵۰ مگاپاسکال را (برای زمان محدودی) برش دهند. ماشین‌های متوسط و کوچک» بین ۲۰ تا ۸۰ تن وزن دارند. توان کله برشی بین ۳۰ تا ۱۰۰ کیلووات و توان کلی بین ۸۰ تا ۰ کیلووات می‌باشد. دستگاه‌های بزرگ‌تر با وزن حدود ۹۰ تن توان برشی حدود ۲۲۵ کبلووات دارند. در صورتی که دستگاه خوب مستقر شودء نیروی عمودی کله‌گاوی بیش از ۵۰ تن خواهد بود. میزان کارآیی این دستگاه‌ها از نتایج آزمایش سنگ‌های مورد حفاری از جمله بررسی میکرواسکپی,» بررسی میزان سیمانتاسیون» بررسی مقدار کوارتز» سلراسکوپ و چکش اشمیدت به درزه‌هاء روش و راستاهای با بازدهی مناسب را انتخاب می‌کند. ۳-۳-۴ دستگاه تی.بی/م (/180) این دستگاه‌ها متشکل از بخش خفارء جام‌های تخلیه کننده» تولید انرژی و سرانجام حفاظ‌های نگه‌دارنده حفاری می‌باشد. از جمله امتیازات این دستگاه می‌توان موارد زیر را برشمرد: - سرعت حفاری, - آمکان کنترل از دور و راهبری اتوماتیک. از محدودیت‌های این سامانه» می‌توان حفاری در مقاطع ثابت دایره, فقدان انعطاف در برابر شرایط استثنایی زمین‌شناسی؛ زمان طولانی تجهیز و هزینه سنگین سرمایه‌گذاری را نام برد. از مجموعه اطلاعات گردآوری شده از پروژه‌های متعدد که با تی.بی.ام حفاری شده‌اند دیدگاه مفیدی را می‌توان به دست آورد. ۱۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵-۴ خفاری شفت‌ها! یا میله‌ها غالباً در حفر تونل‌های بلند و سازه‌های زیرزمینی» دست کم یک شفت دائمی یا موقت باید حفاری شود. شفت‌ها به صورت تیپ از لایه‌های متغیر زمین‌شناسی شامل واریزه‌هاء سنگ هوازده و سالم (از انواع مختلف) و با فشار آب رو به افزایش عبور می‌کنند. چگونگی حفاری در شفت‌ها بسیار متنوع است که پرداختن به این روش‌ها خارج از موضوع مورد نظر است. ابعاد شفت‌هاء بسته به کاربری آنها (شامل عبور نفر» هوادهی و تهویهء انتقال تأسیسات» مخزن ضربه‌گیر و ......) متغیر است. شفت‌هایی که در واریزه‌ها حفاری شوندء غالبا کم‌عمق بوده و سطح مقطع آن شکل مستطیلی دارد. در صورتی که فضای کافی وجود داشته باشدء پیش‌بینی یک شیب تند ۱۰ درصد.ء در عمل مفیدتر از شفت قائم است. شفت‌هایی که برای کمک به تونل‌ها حفر می‌شوند» بهتر است حداقل قطر را داشته باشند. با توجه به کاربری (تخلیه موادء انتقال وسایل و تجهیزات) قطر تیپ بین ۵ تا ۱۰ متر است. در صورت استفاده از تی.بی.ام قطر شفت باید در حدی باشد که بزرگ‌ترین قطعه یکپارجه دستگاه را بتوان از آن عبور داد. در غالب مواردء این قطر حدود دو سوم قطر تی.بی.ام است. حفاری شفت‌هاء بسته به نوع سنگ و ابعاد آن می‌تواند توسط بیل مکانیکی, کلنگ بلدوزر یا در زمین‌های بهتر با استفاده از انواع ماشین‌های خفار از جمله اوگرها و حفارهای حلزونی که روی یک سامانه ۴۳-۷ قرار گرفته‌اند انجام شود. با این سامانه می‌توان شفت‌های با قطر ۸ متر را تا عمق ۷۵ متر حفاری کرد. با تقویت سامانه و تأسیسات سرچاهی و حفار» می‌توان بازده کار را بیشتر نیز کرد. حفاظ‌های مورد استفاده در حفاری شفت‌ها بسیار متنوع هستند که از این جمله (اگر مسئله آب زیرزمین وجود نداشته باشد) می‌توان شمع‌های کنار هم عناصر گرد طوقه‌ای و یا غلاف‌های استوانه‌ای» پوشش‌های بتنی پیش‌ساخته و دیواره‌های سپر فولادی را نام برد. ۱-۵-۴ حفاری سفت در سک در صورتی که زمین در شرایط طبیعی پایدار باشد. حفاری " با استفاده از مته‌ها و متعلقاتی مانند جرثقیل یا دکل‌های سرچاهی (در سنگ‌های با مقاومت تا حدود ۱۵ مگاپاسکال) متداول است. با افزایش عمق شفت.» ضمن برقو زدن و پس از نصب مهارهاء بتن‌پاشی به عمل می‌آید. در شفت‌های عمیق, از گل حفاری نیز استفاده می‌گردد. در این مورد غالبا غلاف فولادی مجهز به عناصر تقویتی در رویه بیرون و تزریق درجا به کار می‌رود. این روش» برای حفر شفت‌های به قطر ۲ متر و عمق تا ۱۰۰۰ متر مناسب است. با افزایش قطرء میزان و سرعت حفاری کاهش می‌یاید. شود. با پیشرفت حفاری, مصالح ریخته شده جمع‌آوری و از طریق تونل تخلیه می‌شوند. از این روش» در حفر شفت‌های غیرقائم نیز می‌توان استفاده کرد. روش سنتی و متداول استفاده از انفجار برای اجرای هر نوع شفتی در هر قطر و با هر عمق عملی ۵5 - | دام 5010167 - 2 8 - 3 ۱۶ -------- صفحهٔ بعد -------- می‌باشد. مقطع مناسب برای شفت‌ها (از نظر پایداری‌ها در هنگام اجرا و ایمنی) دایره است. انفجار در شفت‌ها مشکل‌تر از مقاطع تونل است. معمولاً طول پیشروی (و عمق چال‌ها) کمتر و خرج ویژه بیشتر است. روش انفجار گوه‌ای در مورد شفت‌ها کارآمدتر است. در حفر شفت‌های عمیق» معمولاً از سامانه‌های بالابر مستقر در سر چاه استفاده می‌شود که بسته به عمق شفت؛ برای سهولت نقل ابزار و تجهیزات دو یا سه پاگرد یا طبقه پیش‌بینی می‌شود. پوشش تیپ شفت‌هاء بتن درجا است. فاصله بخش پوشش شده تا جبهه انفجار ۱۰ تا ۱۵ متر است. در شفت‌های بزرگ و سنگ نرم می‌توان از حفارهای کله‌گاوی استفاده ۶-۳ تیپ مقاطع تونل مقاطع تیپ در تونل‌های هیدرولیکی دایره یا نعل اسبی می‌باشد. انتخاب تیپ مقطع به عملکرد مورد انتظار و روش‌های اجرایی بستگی دارد. در تونل‌های انتقال آب با قطرهای معمولیء مقطع دایره به علت امکان اجرا با روش‌های مختلف» کاربرد بیشتری دارد. ۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - ملاحظات طراحی ۱-۵ مبانی و ملاحظات برای طراحی حفاظت‌ها طراحی پایداری در سازه‌های زیرزمینی» به منظور پایداری و ایمنی حفاری‌های زیرزمینی در دوره‌های اجرا و بهره‌برداری انجام گرفته و باید تا زمانی که سازه زیرزمینی عملاً مورد استفاده است» همچنان نقش خود را ایفا نماید. سازه‌های زیرزمینی در کشورهایی مانند امریکاء انگلستان, کانادا و فرانسه بدون استاندارد خاص بوده و هر چند انجمن‌های متعدد ملی و بین‌المللی برای اجرا و طراحی وجود داردء ولی استانداردهای خاصی در زمینه‌های طراحی حفاظت‌های موقت و دائم در دسترس نمی‌باشد. برخی طراحان, از کدهای سازه‌ای مانند ۸1 یا 12107 استفاده کرده‌اند که چون این استانداردها ذاتاً برای سازه‌های روی زمینی تدوین شده‌اند.ء تزها بخش‌های محدودی از آنها بسته به مورد در سازه‌های زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در طراحی و محاسبه پوشش‌هاء علاوه بر شکست‌های ناشی از خمش و نیروی محوری» مودهای شکست متعدد دیگر باید بررسی شوند و از میان آنها تحلیل‌هایی که پایداری را تأمین نموده و اثر شکست را تخفیف دهد انتخاب شوند. سوء عملکرد به نوع سازه نیز بستگی دارد. به عنوان مثال اگر در یک تونل راه جریان نفوذی آب» سوء عملکرد تلقی می‌شود.» همین اندازه نشت ۱-۱-۵ تعاریف و مراحل طراحی ۱-۱-۱-۵ ابتدا باید اهداف عملی پروژه تعیین و به خوبی معلوم شود. از این موارد ویژگی‌های هیدرولیکی و هندسی و زیست‌محیطی و همچنین محدودیت‌های تدار کات و بهره‌برداری و نگهداری می‌باشند. ۲-۱-۱-۵ داده‌های زمین‌شناسی و زیست‌محیطی, شامل ویژگی‌های موجب مودهای شکست و نیز اطلاعات اجتماعی و فرهنگی موّثر بر محیط زیست می‌باشند. از جمله موارد اخیر می‌توان مسئله حریم, آلودگی‌ها و حساسیت در برابر نشست زمین را نام برد. ۳-۱-۱-۵ مودهای شکست: پیش‌بینی مودهای شکست احتمالی از جمله عوامل اجرایی و بی‌توجهی در دوره بهره‌برداری. ۴-۱-۱-۵ محاسبه حفاظهای موقت و دائم: حفاظ یا حفاظت‌های اولیه, سامانه‌ها و تجهیزاتی هستند که در دوره اجراء مقطع سنگ‌بری (حفاری) شده را پایدار و ایمن نگه‌دارد. حفاظت‌های دائم» تجهیزاتی هستند که برای دوره بهره‌برداری» عملکرد مناسب را تأمین نمایند. حفاظت‌های موقت می‌توانند بخشی از حفاظت دائم و یا اساساً حفاظ دائم باشند (مانند عناصر پیش‌ساخته بتنی که بعد از حفر تونل با تی.بی.ام نصب می‌گردند). ۵-۱-۱-۵ اسناد قرارداد: فرآیند طراحی‌ها و توصیه‌های طراح در اسناد قرارداد منعکس می‌شود. در اسناد باید کلیه اطلاعات برای پیشنهاد دهندگان گنجانیده شود. ۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۱-۵ انواع نونل‌ها و شسفت‌ها تونل‌های مورد بحث در این مجموعه, شامل تونل‌های انتقال آب برای نیروگاه‌هاء کنترل سیلاب و انحراف و سایر اهداف هیدرولیکی می‌باشد. سازه‌های هیدرولیکی زیرزمینی, گاه دارای سازه‌های آبشار یا شفت‌های بالا رونده تونل و آبگیرها و خروجی‌هاء تلاقی‌هاء سازه‌های انشعاب» سازه‌های استهلاک انرژی, مقاطع اندازه‌گیری جریان مانند ونتوری» مقاطع کنترل رسوب» مخازن ضربه‌گیر» اطاق‌های شیرآلات و دریچه‌ها می‌باشند. ۱-۳-۱-۵ انواع جریان در سازه‌های هیدرولیکی زیرزمینی جریان در سازه‌های هیدرولیکی زیرزمینی شامل جریان‌های آزاد و تحت فشار می‌باشد. محاسبات مقطع بر اساس زبری» در فصل هفتم تشریح شده و در این مبحث, کلیات رژیم‌های هیدرولیکی را مورد اشاره قرار می‌دهیم زیرا برای طراح سازه» آشنایی با نقش و عملکرد هیدرولیکی لازم است. در جریان‌های آزاد» شیب طولی و سطح مقطع حایز اهمیت طراحی می‌باشند. در تونل‌های کوتاه با طول حدود ۱۰۰ متر یا کمترء می‌توان تونل را بدون شیب طولی طرح کرد. در تونل‌های طولانی‌تر» حداقل شیب ۰/۰۰۰۱ (۰/۰۱ درصد) در نظر گرفته می‌شود تا زهکشی مسیر تونل آمکان‌پذیر باشد. در صورتی که بده جریان نسبت به سطح مقطع از حد معینی تجاوز نکند. جریان در تونل آزاد می‌باشد. در صورتی که در طول تونل» جریان‌های اضافی وارد تونل شوند و یا در حالت‌هایی که سطح مقطع یا شیب طولی عوض شود.ء کنترل هیدرولیکی برای اطمینان از شرایط جریان ضروری است. در تونل‌های با شیب تند و یا در شرایط کنترل در خروجی» ممکن است جهش هیدرولیکی اتفاق بیفتد که اگر انرژی این جهش زیاد باشد.ء می‌تواند بر پایداری سازه اثر بگذارد. بنابر این باید از بروز این شرایط جلوگیری نمود. ممکن است گذرا یا دائم باشند. در صورتی که در مقاطعی از جریانء فشار کمتر از فشار بخار آب باشدء خلاءزایی " بروز می‌نماید. برای جلوگیری از بروز این پدیده» باید کوشش نمود فشار منفی ایجاد نگردد. ۳-۳-۱-۵ مقاط عکنترل هیدرولیکی, فنسارهای کذ را مقاطع کنترل در سازه‌های انتقال, برای اندازه‌گیری شدت جریان و تثبیت سطح آب در بالادست یک مقطع معین» پیش‌بینی می‌شود. در طول تونل,» شرایط مختلف جریان می‌تواند برقرار باشد. بده و عمق آب با استفاده از فاکتورهایی از جمله شیب طولی» هندسه مقطع و پوشش تونل و همچنین محل و موقعیت مقاطع کنترل (شامل دریچه‌هاء سرریزهاء شیرآلات آبگیرها و شوت‌ها) محاسبه می‌شود. بخش‌های تونل که در شرایط کنترل در ورودی قرار دارندء غالباً نیمه‌پر می‌باشند. 0 ۹ ۱-۷۵۵۳ 20 7۳۵0006۳0 - 3 ۱۹ -------- صفحهٔ بعد -------- کنترل خروجی زمانی اتفاق می‌افتد که ورودی به مقطع خروجی بیشتر از توانایی مقطع خروجی باشد. مقاطع تحت تأثیر این شرایط پر یا نیمه پر می‌باشند. جریان در شرایط کنترل خروجی به ویژگی‌های هیدرولیکی در بالادست مقطع کنترل بستگی دارد. فشارهای گذرا ناشی از جریان‌های غیر یکنواخت" در مقاطع بسته زمانی اتفاق می‌افتد که سرعت جریان تغییر پیدا می‌کند. از جمله عوامل ایجاد شرایطء تغییر میزان گشودگی شیرها و دریچه‌هاء قطع پمپ‌ها یا قطع برق» وقوع شکست در پوشش تونل و پر کردن خیلی سریع خطوط خالی انشعاب ییافته از تونل می‌باشند. نوعی از فشارهای گذراء ضربه آب (ضربه قوچ) است. از دیگر صورت‌های فشارهای گذراء می‌توان افزایش ورودی‌ها در بخش‌هایی از طول تونل» ورود یا خروج هوا و جهش هیدرولیکی را نام برد. در تحلیل‌های سازه‌ای برای حالت‌های فشارهای گذراء ضرایب ایمنی کمتری مورد استفاده قرار می‌گیرند. موج و ضربه فشار ناشی از تبدیل آنی انرژی جنبشی به فشار می‌تواند فشارهای آنی مثبت یا منفی ایجاد نماید. شدت و سرعت حرکت امواج فشارء تابع مدول الاستیسیته مایع و جدار آبراهه می‌باشد. برای کاهش و کنترل ضربات فشاری آب از نصب مخازن ضربه‌گیرء کنترل زمان بسته شدن شیر (دریچه)» شیرهای تخلیه فشار و یا ترکیبی از این تمهیدات استفاده می‌شود. محاسبات ضربات فشار در تونل‌هاء باید توسط مهندس هیدرولیک انجام شود. در محاسبات اولیه و تقریبی» معمولاً میزان فشار ناشی از ضربه قوچ ۵۰ درصد بیش از فشار آب در شرایط بهره‌برداری منظور می‌شود. ۳-۳-۱-۵ سرریزهای نیلوگری عوامل کنترل جریان در این مجموعه سرریزهاء ناشی از کنترل بخش سرریزء کنترل مجرای آبگذر و اختلاف فشار " در بالادست و پایین‌دست می‌باشد. ظرفیت این نوع سرریز را معمولاً با قطر بخش نیلوفری محاسبه می‌نمایند. توصیه 115131 بر این است که قطر تونل سرریز طوری محاسبه شود که هنگام عبور جریان طراحی ۷۵ درصد از مقطع تونل پر شود. سرریزهای نیلوفری از نظر عملکرد هیدرولیکی» آنواع مختلف دارند که برای دسترسی به اطلاعات بیشتر باید به مراجع مناسب هیدرولیکی مراجعه نمود. ۲-۵ مودهای شکست در تونل‌ها و شفت‌ها مودهای شکست مربوط به دوره اجرا و دوره بهره‌برداری» قابل تبیین می‌باشد. برخی مکانیسم‌های شکست قابل مشاهده در دوره اجراء اگر به خوبی کنترل و مهار نشده باشندء در دوره بهره‌برداری بروز می‌کنند. برخی از علل شکست مربوط به برخورد به مسائل هیدرولوزی یا عوامل تخریب کننده بوده و پاره‌ای دیگر بیشتر به شرایط مکانیکی و شیمیایی بستگی دارند. با۵ 0۵ - ۱ 07 2-۷۷۵۳ ۵۵ - 3 . ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۱-۳-۵ تسکست‌های محدود تسده به سطوح تسکست سطوح شکست شامل درزه‌هاء شکستگی‌های بزرگ و کوچک, گسله‌ها و سطوح برشی هستند که عامل ایحاد ضعف در توده عمدتاً به هندسه حفاری بستگی دارد. در سطوح لایه‌بندی» غالبا تنش‌های کششی وجود نداشته و یا مقدار آن کم است. مقاومت برشی روی این سطوح به بزرگی نیروی عمودی بستگی دارد و چون هنگام حفاری تونل» نیروهای عمودی کاهش ییافته یا حذف می‌شود. مقاومت برشی به مقدار قابل توجهی کم خواهد شد. بدیهی است تغبیرات مقاومت به موقعیت و امتداد لایه‌بندی بستگی دارد. به این ترتیب» سطوح لایه‌بندی در جدار و سقف تونل‌ها نقاط ضعف برشی بالقوه می‌باشند. لایه‌های شیل در تشکیلات ماسه سنگی یا آهکی بدواً مقاوم هستند ولی برداشتن بار و ترکیب آن با هوازدگی در مدت چند ساعت تا چند روز این لایه‌ها را سست نموده و مقاومت کششی و برشی آنها کاهش می‌یابد. در این موارد». پس از چند روزء سطوح درره و شکست. بدون مقاومت کششی هستند مگر اینکه با رسوبات بعدی پر شوند. مقاومت برشی درزه‌ها به عوامل چندی از قبیل: میزان گشودگی درزه» نوع پر کننده, زبری درزه به طور موضعی و مواج بودن در مقیاس بزرگ‌ترء مقاومت دیواره درزه (که خود تحت تأثیر هوازدگی است) و وجود آب بستگی دارد. وجود یک راستای درزه» غالباً سبب سقوط سنگ نمی‌شود بلکه برای ایحاد یک بلوک لق, سه راستای درزه لازم است. در وجود دو راستای درزه یا شکستگی, اگر بر اثر وزن بلوک سنگ.» شرایط طره ایحاد شود. بر اثر افزایش کشش, شکست اتفاق می‌افتد. در شکل ۱-۵ راستاها و سامانه‌های درزهٌ موْثر بر پایداری مغار یا مقطع حفاری شده نشان داده شده است. در صورت داشتن اطلاعات کافی از سامانه درزه, در اطراف مغار با استفاده از روش‌های مختلف از جمله روش‌های ترسیمی ۶۰ ۱ ح رت ۲ .7 ۰.۰ ی .۰ ۰ یا تئوری بلوک (گودمن و شی ۱۹۸۵) پایداری بلوک‌های سنگ تعیین می‌شود. در مورد تونل‌های طولانی» داشتن این تقریبی برآورد کرد و حفاظ‌های مورد نیاز را محاسبه نمود. در تونل‌هایی که حفاری با انفجار انجام شده» درزه‌های جدید ایحاد ۷ 006[ - | 5 رداک ک 0001۵ - 2 ۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- لایه بندی درامتداد حفاری پدیده تشکیل دال در درزه های با فاصله زیاد شکل ۱-۵- نمونه‌ای از سطوح شکست ۲۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- 2 ۳ ب - شکست ( حفاری اضافی ) اگر بخش حفاظت نشده بلند باشد تونا در لایه ند د ادامه شکل ۱-۵- نمونه‌ای از سطوح شکست ۲۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۱-۳-۵ تننش‌های تسکست در نوده سک قبل از اجرای حفاری» تنش‌های موجود در توده سنگ در حال تعادل هستند. حفاری مغار (تونل) سبب حذف تنش‌های عمود بر دیواره‌های حفاری می‌شود در حالی که همین مسئله سبب افزایش تنش‌های مماسی نیز خواهد شد. مقدار تنش‌های مماسی پس از حفاری به خواص سنگ و چگونگی توزیع آن در توده سنگ مجاور بستگی دارد. اگر تنش از مقاومت سنگ بیشتر شود شکست ایجاد می‌گردد. در سنگ‌های پلاستیک (مانند شیل‌ها) و همچنین در رس, بدون اینکه یکپارچگی سنگ از بین برود. شکست‌هایی ایجاد می‌شود و این محدوده‌های شکست. بار را به بخش سنگ سالم منتقل می‌کند. در سنگ‌های مطبق که توسط پیچ‌سنگ یا بتن‌پاشی در موقعیت خود تثبیت می‌شوند» شکست همراه جابه‌جایی‌های کم ایجاد می‌شود و گاه شکست‌های جدید نیز اتفاق می‌افتد. البته بار به بخش‌های دورتر که از سنگ سالم تشکیل شده‌اند منتقل می‌گردد. و در صورتی که سنگ تثبیت نشده باشد.ء لقی‌هایی ایجاد خواهد شد که به مبادله تنش‌ها منحر می‌گردد. در سنگ‌های قوی‌ترء در صورتی که تَرد باشند. ترک و لقی ایجاد می‌شود. سنگ‌های خیلی قوی, قبل از شکست مقدار قابل توجهی انرژی الاستیک ذخیره می‌کند که گاه سبب ترکیدن سنگ خواهد شد. مقاومت سنگ دست‌نخورده و سنگ‌های ترک‌خورده» به تنش‌های اولیه موجود در آن بستگی دارد و مانند رفتار خاک در شرایط اصطکاکی با افزایش تنش‌های محیطی, مقاومت افزایش می‌یاید. در اطراف حفره» تنش‌های محیطی (تنش اصلی حداقل) در جهت شعاعی می‌باشد که در دیواره حفاری بدون پوشش مقدار آن صفر است. وقتی دیوار حالت منحنی داردء مقدار آن به سرعت افزایش می‌یابد. به این ترتیب بیشترین تنش غالباً در اطراف منحنی‌های تیز متمرکز است (مانند گوشه‌های پایین تونل‌های نعل اسبی). ۳-۱-۳-۵ مودهای سکست ناسی ا زکانی‌ها برخی مودهای شکستء از ویژگی کانی‌ها متأثر هستند. شیل‌های استحکام نیافته» مارن‌ها و مارن‌های شیلی و لایه‌های مارن درون سنگ‌های آهکی» وقتی تحت اثر رطوبت هوا قرار می‌گیرند وا می‌روند. این پدیده همراه رهایی تنش‌ها و در پروسه خشک شدن و خیس شدن اتفاق می‌افتد. در رس‌های اشباع, هنگام برداشتن بار فشار منفی ایجاد می‌شود. رس‌های دوران سوم در اروپاء معمولاً فشاری بیش از وزن سر بار روی پوشش تونل وارد می‌کنند. زیرا فشار افقی برجای موْثر بر آنها بیش از تنش‌های عمودی می‌باشد. تجربه نشان داده است که میزان تورم در رس یا شیل‌های رسی به میزان سیمانی شدن قطعات بستگی دارد. تا امروز» قاعده عمومی برای این رس‌ها تدوین نشده است. رس‌های غیر اشباع می‌توانند در حفاری تونل‌ها مسائلی جدی ایجاد نمایند. ۴-۱-۳-۵ تسکست پونسشس دائمی براثر بارهای خارجی پوشش بتنی تونل‌ها ممکن است ترک بخورد ولی تا زمانی که عملکرد مورد انتظار را دارد» خراب شده تلقی نمی‌گردد. تنش‌ها و کرنش‌ها آنقدر که ناشی از اندرکنش سنگ و پوشش تونل می‌باشندء متأثر از بارها نیستند. ۳۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵ مسلح کردن اولیه زمین عناصر این نوع تقویت, شامل میلگردهای بدون کشیدگی (در موارد معدودی مهارهای کشیده شده) است. در این روش‌هاء از نظر عملکردء به توده سنگ کمک می‌شود تا قبل از اینکه تمامی وزن سنگ رها شود وزن آن با مهار گرفته شده و مقاومت لازم در سنگ ایجاد گردد. در گزینه‌هایی از قبیل پوشش بتن یا قاب‌ها و مجموعه‌های فولادی, از حرکت توده سنگ جلوگیری شده و در واقع تکیه‌گاه خارجی برای سنگ ایحاد می‌شود. محاسبات و روش‌های متداول برای محاسبه عناصر تقویت کننده در ادامه مطلب خواهد آمد. ابتدا انواع مهارها معرفی می‌شود؛ سه گروه عمده از مهارها به قرار زیر وجود دارند (1983 51[[00۲8): - میل مهارهای تزریق شده» و - میل مهارهای اصطکاکی انواع میل مهارها و مهاربندها در پیوست شماره ۳ نشان داده شده‌اند. برای مهارهای معمولی و کوچک. از حفاری‌های معمولی استفاده می‌شود. در تونل‌هایی که در حفر آنها از دستگاه جامبو استفاده می‌شود. با تغییرات لازم در مته یا متقاب» چال‌های مورد نیاز حفر می‌شوند. در مورد مهارهای با ماده تزریقی از نوع رزین» میله با پیچانیدن وارد لوله محافظ رزین شده و دو موّلفه رزین با هم مخلوط و ترکیب می‌شوند. طبعاً با توجه به انواع رزین‌هاء در این زمینه باید توصیه سازندگان رزین‌ها را مراعات کرد. در میل مهارهایی که از دوغاب سیمان استفاده می‌شودء چگونگی نصب مانند حالت پیشین است با این تفاوت که ماده سیمان» با پمپ داخل چال تزریق می‌شود. در ضمن دوغاب را به وسیله یک غلاف. داخل چال وارد می‌نمایند. مهارها ابتدا به صورت آزاد نصب شده و پس از سفت شدن دوغاب کشیده می‌شوند. مهار با آچار یا با جک هیدرولیکی تثبیت می‌گردد. برتری رزین‌ها این است که گیرایی سریع‌تری دارند. در تونل‌ها غالباً مهارها را بدون کشیدن نصب می‌کنند و زمانی که توده موجب بار یا تنش» می‌خواهد به مهار اثر کند» آنرا سفت می‌کنند. مهارهای چاکدار یا سولکس, از آنجا که پیش‌تنیدگی ندارندء به این صورت نصب می‌شوند. در مواردی» پیش کشیدن مهار لازم است. که از آن جمله مواردی است که نیروی عمودی وارد بر سطح شکستگی باید افزایش یافته و بلوک در انتهای مهارها معمولاً یک صفحه سخت (ورق رویه) و سپس واشر و مهره نصب می‌شود. پس از نصب مهار آزمایش آنها لازم است. آزمایش معمول, آزمایش کشیدن" است. کشش توسط جک تا حدی که جابه‌جابی یا تنش در آن به حد مورد نظر رسدء انجام می‌گردد. ۴-۵ طراحی حفاظ‌های موقت حفاظ های موقت آندکی پس از حفاری تونل‌ها نصب می‌شوند تا حفاری ایمنی لازم را قبل از اجرای پوشش یا حفاظ‌های دائمی 0۵5 1۵۵ 0۲۵0 ۸:۵1 1۷[ ۱/۵0۵۵ - | (10/۵15) ۳۵۳5 007۵۵۵ - 2 10۷۵|۵5 ۳۲1۵11۵ - 3 1با۶[1-0ا۳ - 4 ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- عملکرد "مقطعی" یا "دائم " انتخاب می‌شوند. با توجه به تغییرات مصالح زمین‌شناسی» محاسبات حفاظ‌های موقت دارای دقت زیادی نیست بلکه انتخاب آنها بر اساس چند اصل صورت می‌گیرد. در انتخاب حفاظ‌های موقتء سه متدولوژی وجود دارد که دست‌کم یک روش از این میان مورد استفاده قرار می‌گیرد: - دستورالعمل‌های تجربی» مبتنی بر تجارب گذشته. - روش‌های تحلیلی نظری یا نیمه نظری بر اساس یک یا چند مود رفتاری» و - روش بنیادی شامل تعریف مودهای شکست و طرح عناصر مقاوم در برابر مودهای گفته شده؛ که روش اخیر در فصل ۶ و روش‌های متداول تجربی در زیر آمده‌اند. ۱-۳-۵ رونس‌های تجربی حفاظت‌های موفت حفاظت موقت. پیش از این به صورت تجربی اجرا می‌شد و اگر شکست اتفاق می‌افتاده حفاظت‌های قوی‌تر به کار برده می‌شد. نخستین بار, کارل ترزاقی (۱۹۴۶) محاسبات را فرموله کرد. با تعیین 1010 بین بارگذاری ترزاقی و 1۸010 رابطه همبستگی ایجاد گردید. از طرف دیگر (11001 یکی از مبانی طبقه‌بندی ژئومکانیکی سنگ است. طبقه‌بندی‌ها شامل 11۱/16 یا طبقه‌بندی سازه‌ای سنگ به تعریف بینیاوسکی" و 0 به تعریف انستیتوی ژئوتکنیک نروژ" (بارتون» لین و لوند) بوده است. روش دیگر طبقه‌بندی زمین در این رابطه 11514 (طبقه‌بندی سازه‌ای ویکام» تیدمن و اسکینر)" می‌باشد. ۱-۱-۳-۵ روس توزاقی در روش ترزاقی» بار سنگ روی مغار (تونل) محاسبه می‌شود. این روش در مورد تونل‌هایی است که حفاری آنها با انفجار صورت گرفته و حفاظت‌های موقت از نوع قاب (فولادی یا چوب‌بست) می‌باشد. مشروح این روش و مفروضات مربوطه در پیوست شماره ۴ بیان شده است. در جدول پ- ۱-۴ طبقه‌بندی ترزاقی بر مبنای ارتفاع سر بار و عدد 1001 ارائه گردیده است. ۳-۱-۴-۵ طیفه‌بندی ساخنمانی سنک‌ها به روئس 151 این روش در سال ۱۹۷۲ توسط ویکام» تیدمن, اسکینر تدوین شد. ابتدا عنوان آن رده‌بندی عددی توده سنگ بود. عوامل زمین‌شناسی موْثر در این رده‌بندی تیپ سنگ» چگونگی گسترش و آرایش درزه‌ها (فاصله میانگین درزه‌ها)» راستای درزه‌ها (شیب و راستا)» نوع شکستگی‌هاء گسله‌های عمده, بریدگی‌ها و چین‌خوردگی‌هاء ویژگی‌های ماده سنگ» هوازدگی و دگرگونی (آلتراسیون) می‌باشند. برخی از این ویژگی‌ها به صورت‌های مختلف در هم ادغام شدند. عوامل اجرایی عبارتند از قطر تونل, امتداد حفاری (در مقایسه با شکستگی‌ها) و روش حفاری. به طوری که در جدول پ -۳-۴ نشان داده شده» تمامی این پارامترها در هم ادغام و عدد 11514 جمع پارامترهای هش 7 و ۴ است. نظر به این که هنگام حفاری با دستگاه تی.بی.ام سنگ کمتر صدمه می‌بیندء مقادیر ‎1۹5٩‏ طبق ضرایب نشان داده در شکل پ -۳-۴ اصلاح می‌شود. در پیوست‌های این فصل بارهای موْنر سنگ روی طاق تونل بر حسب مقادیر +151 نشان داده شده است. 1۵۳/٩6 1979(‏ 310) 1۵۵ ۱/۵۹۶5 1۵۵ - | (1971 عل0س] 200 اما ,2۳0) ۹16 و5 0 کبع 10 آهم ما0 0۳۳۵1۵ - 2 (1974 5۱:۵۲ عک 2 :1100 ,۵۹ ۷۷/1۵) ,(هاکل) ۵۵۵ ۳6 ۸۵۵ - 3 ۲۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۱-۴-۵ طبقه‌بندی زئومکانیکی (سامانه ۱/۹) این روش که در سال ۱۹۷۹ توسط بیناوسکی تدوین شد. از پارامترهای زیر استفاده می‌کند: - مقاومت فشاری تک محوری» 00 - - فاصله درزه‌ها یا ناپیوستگی‌هاء - شرایط آب زیرزمینی» و - راستای درزه‌ها یا ناپیوستگی. در جدول پ - ۴-۴ آخرین اجزای این طبقه‌بندی نشان داده شده است. در بخش ۸ پنج پارامتر اصلی و محدوده آنها و در بخش 3 شرایط ناپیوستگی‌ها و موقعیت آنها نسبت به تونل تعریف شده است. در بخش ۸ پنج پارامتر بنیادی و دامنه تغییرات آنها که به شرایط توده سنگ بستگی دارند آورده شده» از جمع کردن امتیازات این پنج پارامتر» عدد یا امتیاز پایه‌ای 1۸/1۹ به دست می‌آید. در مرحله 3 تغییراتی که به علت راستای درزه‌ها نسبت به امتداد تونل باید منظور شود انجام می‌گردد. در مرحله اج طبقه‌بندی عمومی توده سنگ به دست می‌آید. حدود تغییرات کیفی جسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی تخمین زده می‌شود. رابطه دیر در سال ۱۹۸۳ توسط یونال" برای تخمین ارتفاع سر بار سنگی ارائه شده است. 11 3]( سس -]) <م[] ) 00 1 در این رابطهء 1 عرض تونل است. ۰ خ ۰.۰ .2 ۰.۰ ۰ ۰.۰ ۲ از جمله روابط دیگری که بین 1۱/1 و مدول تغییر شکل سنگ برجا تهیه شده» رابطه تجربی بینیاوسکی,» سرافین و پریرا است که در شکل پ -۵-۴ نشان داده شده است. برای مقادیر 1۸/1150 پریرا با استفاده از برازش‌ها رابطه زیر را معرفی کرد: ۳/1 5 - ) 10- م۲ ۱ 1 ( ار ۴-۱-۴-۵ طیقه‌بندی نوده سنک‌ها به روئس 0 با توجه به مفصل بودن این روش» کلیه مطالب مربوط به آن در پیوست شماره ۴ ارائه می‌شود. |۸۵ ۳ل] - | 3 ,۳۵۲۵1۳۵ - ۹۵۳۵۵ - 2 ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۶ کلیات پایداری مغارها و حفاری‌های زیرزمینی و حفاظت آنهاء به رفتار ژئومکانیکی توده سنگ بستگی دارد. در فصل قبل, برای حفاظت مغارها روش‌های تجربی و نیمه‌تجربی تشریح شد ولی محاسبات دقیق پایداری در این فصل آرائه می‌گردد. محاسبه پارامترهای زئومکانیکی و روش‌های مختلف. علاوه بر ویزژگی‌های سنگ و محیط میزبان» به روش‌های اجرا نیز بستگی دارد. امروزه» پیشرفت‌های مکانیک سنگ روندی سریع دارد که از این میان تغییرات معیار شکست توسط هوک و براون را می‌توان نام برد. فصل حاضرء به ویژگی‌های ژئومکانیکی و متدولوژی‌های محاسباتی می‌پردازد و در فصل بعد. محاسبات پوشش‌های دائمی تونل‌ها مورد بحث قرار خواهد گرفت. ۲-۶ روابط تنش - کرنش ۱-۳-۶ تسرایط الاستیک طبعاً محیط الاستیک, متداول‌ترین و آسان‌ترین نظریه موجود در رفتار مصالح است. در مصالح الاستیک, کرنش‌ها آنی بوده و کاملاً قابل برگشت می‌باشند. مصالح تئوریک در این گروه الاستیک خطی, ایزوتروپ و همگن است. در مورد سنگ. گاهی می‌توان از شرایط الاستیک نیز استفاده کرد. اگر ماده الاستیک» ایزوتروپ» همگن در جهت محور تحت تأثیر تنش 0 قرار گیرد. کرنش‌های آن به ترتیب زیر است: + بر > ورع > و6 > مرن در روابط بالا: نش در جهت ( ۷( ضریب پواسون» و مدول الاستیسیته. با توجه به اصل جایگزینی» روابط تنش - کرنش در سه امتداد اصلی به صورت زیر خواهند بود: ((یه + )۷ - 0)] - بر ((ره+ )۷ - 9 - ۱ ((,ه +ر۷)6- ,ه)) برع ۳۸ -------- صفحهٔ بعد -------- در حقیقت سنگء رفتار الاستیک خطی نداشته و منحنی تنش - کرنش در تنش‌های پایین (به علت بسته شدن ترک‌های موئین) دارای شیب تند و در تنش‌های بالا (نزدیک تنش گسیختگی) شیب ملایم‌تر می‌باشد. برای تعیین مدولی واحد که رفتار سنگ را بتواند به ترتیب منعکس کند. روش‌های مختلفی وجود دارد که از جمله می‌توان موارد زیر را نام برد: - مدول مماسی ۳۲ در نقطه معینی از منحنی که غالباً این نقطه مانند ۵۰ درصد مقاومت حداکثر سنگ است. - مدول سکانت و۳ که از تنش صفر تا درصد معینی از مقاومت ترسیم می‌شود. از آنجا که ضریب پواسون در بخش‌های پایین منحنی‌های تنش - کرنش (مربوط به تنش محوری و جانبی) به شدت تحت تأثیر شرایط غیرخطی استء به توصیه ۸578/4 ضریب پواسون برابر است با نسبت شیب‌های منحنی‌های بارگذاری محوری به جانبی. برای غالب سنگ‌هاء ضریب پواسون بین ۰/۱۵ تا ۰/۳ است. عدد متداول برای این ضریب ۰/۲۵ است. مدول الاستیسیته دامنه تغییر وسیعی دارد. به عنوان یک تخمین اولیه می‌توان آنرا ۳۵۰ برابر مقاومت تک محوری فرض کرد .17000۲ 000[) (1961. مقدار واقعی ۳ برای توده سنگ برجا و نتایج آزمایشگاهی در سنگ‌های درز و ترکدار طبعاً متفاوت است. از سوی دیگر, هنگام نمونه‌گیری, از سنگ‌های خیلی ضعیف (با مقاومت تک محوری کمتر از ۳/۵ مگاپاسکال) دست خوردگی نمونه و باز شدن ترک‌ها موجب کاهش مقاومت و مدول الاستیسیته می‌گردد. بنابراین» برای پروژه‌های مهم» آزمایش تغییر شکل در توده سنگء به صورت برجا انجام می‌شود. از جمله آزمایش‌های برجا برای تعیین مدول تغییر شکل و الاستیسیته» آزمایش‌های بارگذاری صفحه‌ای و آزمایش‌های دیلاتومتری را می‌توان نام برد. ۳-۳-۴ پارامترهای غیرخطی اگر تنش در محدوده حفاری به اندازه‌ای افزایش یابد که شکست در توده آغاز شود» باید از روابط تنش- کرنش الاستوپلاستیک استفاده نمود. برای برخی سنگ‌هاء تغییر شکل‌های وابسته به زمان» ممکن است قابل توجه باشند. از این جمله‌اند: پتأس» هالیت و شیل‌ها. در این موارد تغییر شکل‌های خزشی باید مورد توجه قرار گیرند. کابانس" رابطه مربوط به تغییر شکل یکنواخت در زمان» ناشی از بسته شدن درزه‌ها را بیان کرده و برای شیل‌هاء "لوء ین ** این پدیده را تعریف نموده‌اند. تعیین روابط وابسته به زمان» به علت مشکلات در انتخاب پارامترهای مقاومت سنگ و مدل کردن دقیق توده سنگ بدون اشکال نیست. ۳-۳۲۶ مفقاومت سنک" طبعاً مقاومت فشاری سنگ زیادتر از مقاومت برشی و کششی آن است. در شرایط تک محوری (بدون کمک تنش‌های جانبی) سنگ شکننده‌تر است. با افزایش تنش‌های محیطی, سنگ پایداری خمیری بیشتر پیدا می‌کند. در طبیعت, سنگ تحت تأثیر فشار جانبی است منتهی در برخی موارد از جمله در سطوح آزاد تونلء تنش‌های جانبی وجود ندارد. مقاومت سنگ‌ها نه تنها به نوع کانی‌های تشکیل‌دهنده سنگ بستگی دارد بلکه به پارامترهای فیزیکی نظیر تخلخل و شیمیایی مثل میزان هوازدگی و آلتراسیون و همچنین وجود ریز ترک‌ها نیز در مقاومت سنگ‌ها موْثر می‌باشد. 2 ۱-۵۳۵ ٍ 1 ۳۵۵ :6 ما - 2 ۳ غالبا اصطلاح [1ع51۳0۳ 3001 یا مقاومت سنگ به جای مقاومت فشاری به کار می‌رود. ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲۶ مفاومت تک محوری این پارامتر یکی از متداول‌ترین موّلفه‌های رفتار مکانیکی سنگ بکر است (از این عامل نباید به عنوان عامل شاخص در مقاومت توده سنگ استفاده کرد بلکه بیشترء جایگاه آن به عنوان یک شاخص است که ویژگی‌های مقدماتی را بیان می‌کند). مقاومت تک محوری تابع اندازه نمونه است. هوک و براون (۱۹۸۰) بین مقاومت تک‌محوری و قطر نمونه» رابطه زیر را تعریف کرده‌اند: 4 وی 1 50 که در این رابطه: 6 > مقاومت فشاری یک نمونه با قطر ۵۰ میلی‌مترء و < قطر نمونه. معمولاً نمونه‌های اشباع» مقاومت کمتری دارند که علت آن انحلال ماده چسباننده و تولید فشار حفره‌ای در فضاهای مرتبط به هم می‌باشد. ۵-۲-۶ مقاومت کششضسی در مغارها و سازه‌های زیرزمینی» مقاومت کششی اهمیت مقاومت فشاری را ندارد. مقاومت کششی غالبا به اندازه‌ای کم است که وقتی سنگ تحت اثر کشش قرار می‌گیردء ترک‌ها عامل استهلاک کشش می‌باشند. مقاومت کششی به تقریب یک دهم تا یک دوازدهم مقاومت فشاری سنگ بکر فرض می‌شود. در سنگ‌های درز و شکافدار» درزه‌ها می‌توانند عاملی برای حذف نیروهای کششی توده سنگ باشند. در جدول ۱-۶ مقاومت کششی و برخی ویژگی‌های ژئومکانیکی انواع سنگ‌ها نشان داده شده است. ۶-۳-۶ تعریف معیار شکست موهر -کولومب " اف - این معیار» معمولاً در شرایط تنش سه محوری مصداق دارد. در شرایط مورد نظر: - شکست هنگامی اتفاق می‌افتد که تنش برشی در یک صفحه به حد مقاومت برشی برسد. - مقاومت برشی روی هر صفحه. تابع تنش عمود بر صفحه است. - مقاومت برشی مستقل از تنش‌های اصلی در شرایط غیر حدی است. در شکل ۱-۶ ویژگی‌های تنش عمودی در مقابل تنش برش رسم شده است. در محدوده معینی از تنش عمودی,» به عنوان ۵ م6 +0< ۲1 [| - ۱/10۲ - ۲۵۱1 -------- صفحهٔ بعد -------- نمونه‌های سنگ بکر به‌دست می‌آید. به این ترتیب, اعدادی که به دست می‌آیند نشان‌دهنده وجود ترک یا ناپیوستگی‌ها در ۷-۳-۶ معیار تسکست هوک -براون الف - برای بیان ویژگی غیرخطی منحنی برش و در نظر گرفتن ناپیوستگی‌های موجود در سنگ. در سال ۱۹۸۰ هوک و براون رابطه خود را که ترکیبی از ملاحظات نظری و نتایج آزماپش‌ها بودء تدوین نمودند. محدوده رابطه از تتش کششی ب - رابطه هوک و برأون به صورت زیر است: 4 و + 3 ۷ ن ‎٩/116‏ + و6 > 6۱ *تنش اصلی حداکثر در شکست. و6 > تنش اصلی حداقل در شکست. * مقاومت تک محوری سنگ بکر (در شرایط ۰ <* و6 و ۱ * 5)» و می‌رسد. در معادله, آرائه نمودند (جدول ۲-۶). رابطه تنش‌های برشی و عمودی در رابطه زیر صدق می‌کند. سک مور +1] ۷( - 0) < ۲ 4 ( و6 - +0/5)0> پیت ت - پارامترهای ملاک شکست هوک و براون (5 ب1) برای سنگ بکر از برازش داده‌های آزمایشگاهی حاصل از آزمایش مقاومت فشاری محصور به معادله هوک و براون به‌دست می‌آید. برای تعمیم مقادیر 1 و 5 از سنگ بکر به توده سنگ روابط تحربی توسط هوک و براون با استفاده از طبقه‌بندی ژئومکانیکی ارائه شده است. ۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول ۰-۱-۶ ۲ < چسبندگی ۱ 0 > زاویه اصطک غاومت کن ۰ 9 در سنگ اک داخلی برخی ویژگی‌های ۷/7 ی ژئومکانیکال انواع ۹ ی شکل ۱-۶- ۳ سنگ‌ها (نمونه م مقاومت ۱1۹3 ی ن / ۹ ماه ۱ و7 م0 یی بوط به آمریکا) [ ۱ ی ۳ و 0 ایه موهر کولومب -------- صفحهٔ بعد -------- ۸-۳-۶ معیار سکست هوک -براون تجدید نظر سال ۳۰۰۳ میلادی ۱-۸-۲-۶ جچکیده معیار شکست سنگ «هوک - براون» از سال ۱۹۸۰ در پروژه‌های متعددی در سطح دنیا مورد استفاده قرار گرفته است. علی‌رغم این که نتایج عملی استفاده از این معیار»ء عموماً رضایت‌بخش بوده» با این حال به سبب پاره‌ای ملاحظات از جمله نارسایی‌ها و تقریب‌هاء استفاده از این معیار در تحلیل‌های عددی و برنامه‌های تعادل حدی دشوار بوده که از جمله دشواری‌های کاربردی» پیدا کردن عدد مناسب به عنوان زاویه اصطکاک داخلی معادل و مقاومت برشی توده سنگ می‌باشد. در تحدید نظرهای بعدی که آخرین آن مربوط به سال ۲۰۰۲ می‌باشدء در جهت رفع اشکال بالا برآمده‌اند. آخرین تحدید نظر توسط آقایان ایورت هوک» کارلوس! » کارانتزا" » تورز" و برنت کرکوم" همراه یک برنامه نرم‌افزاری" برای حل معادلات و ترسیم نمودارهای لازم مربوطه ارائه گردیده که در زیر تشریح می‌گردد. ۲-۸-۲-۶ روابط اصلی به طور خلاصه, معیار و معادلات مربوط به شکست توده سنگ ارائه شده توسط آقایان هوک و براون مبتنی بر بررسی نتایج نتایج شکست سنگ دست‌نخورده ترد" و رفتارهای توده سنگ ترکدار (توسط آقای براون) قرار داشته که در شروع با ویژگی‌های سنگ دست‌نخورده شروع شد و سپس ضرایب کاهش ناشی از ویژگی‌های درزه‌ها روی آن اعمال گردید. در آخرین تجدید نظرء تدوین کنندگان تصمیم گرفتند معیارها را با طبقه‌بندی توده سنگ (]/1۱۹۸) مرتبط نمایند. از جمله مواردی که به عنوان یک مشکل ژئومکانیکی با آن برخورد می‌گردید. محاسبات پایداری شیب شیروانی بود که به 05 ۱ ری )۱( ی 9 در رابطه فوق: 06۲۱ *تنش‌های مور جهات اصلی در هنگام شکست. 6۵ > مقاومت تک محوری سنگ دست‌نخورده» و 0 << ثابت‌های مصالح (در مورد سنگ بکر یا دست‌نخورده ۱ -5 است). 0۹5 - |[ 2-4 ۵ - 3 0۵ ۳۵۲ - 4 ۵- برنامه 1۳021۵0 6 - 3۲۱1۵ 131۵01 ۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ارتباط بین معادله (۱) و تنش‌های عمودی و برشی هنگام بروز شکست. توسط آقای بری" (توسط هوک و لوند و اوسار) تعریف و گزارش شده‌اند. به نظر آقای هوک اگر مقاومت برشی از ترسیم خط مماس بر منحنی موهر - کولومب در بخش فوقانی منحنی استخراج شود.ء اعداد به دست آمده خوش‌بینانه خواهند بود. روش مناسب در این زمینه اصلاح منحنی پوش تنش‌های اصلی موهر با اعمال ضریب متغیر "۵" هست که از روش حداقل مربعات به دست می‌آید. به هر حال استفاده از عدد 8 در سنگ‌های ضعیف نتیجه مناسبی به دست نمی‌دهد که برای اصلاح این امر»ء ضریب 051" توسط آقایان هوک وود و ۱ ۴ ۵ ۳ شاه و هوک کایزر و باودن معرفی گردید. ۳-۸-۳-۶ معیار نعمیم یافته هوک -براون 3 ای ۲ 6 : 3 , ۳ ۰ در رابطه (۲) بالاء 110 ثابت کاهش یافته مصالح (1111) برای توده سنگ می‌باشد: 051 0 )۳۱( 28-0 انت و در رابطه (۳) 5 و 2 ثابت‌های توده سنگ هستند که به نوبه خود از روابط زیر به دست می‌آیند: 0 - 651 0 ادن دم 3 م 1 + و )۵) 226 مقاومت تک مخوری مربوط به (ه < وه) از رأبطه ۲۱( به دست می‌آید: (ع۶) 6 ع م06 1 60ن] ,۳۵م] ,م1100 - 2 51۳۵۳1۲ آهاو و000 ناکن0 - 3 1 ,۷۷۵۵۵ ,1100 - 4 ۲۵۱۵۵۲ ,م10 - 5 ۳۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول ۲-۶- روابط ۱- نمونه‌های سنگ بکر نمونه‌های آزمایشگاهی فاقد ناپیوستگی ۱۰۰ - ۱۰۰ - ۱/1[ با همبری و درهم رفتگی خیلی خوب نمونه دست نخورده با درزه‌های هوانزده فواصل ۱ تا ۲ متر 02-۰ ۸۵- ۱۸/۲ ۳- توده سنگ با کیفیت خوب با چند مجموعه درزه‌های با هوازدگی کم فواصل ۰/۳ تا ۱ متر 0-۰ ۶۵- ۵/۲ ۴- توده سنگ با کیفیت متوسط با چند مجموعه درزه‌هایی با هوازدگی کم فواصل ۰/۳ تا ۱ متر ۱( 0 ۴۴- ۱/۲ ۵- توده سنگ با کیفیت ضعیف با تعداد زیادی درزه» فواصل ۳ تا ۵۰ سانتی‌متر برخی درزه‌ها پر شده از خرده سنگ تمیز متراکم ۰/۰۱ - ۳۱۸1-۲۳۲[ ۶- توده سنگ خیلی ضعیف درزه‌های به شدت هوازده متعددء فواصل کمتر از ۵۰ میلی‌مترء با درزه پر شده از خرده سنگ ریزدانه ۱( بل ۱/۲۲ رابطه تحربی: 5 + و6 ‎٩/136‏ + و60 > 6 01 تنش اصلی حداکثر موّئر 03 تنش اصلی حداقل مور 0 ثابت‌ها طبقه‌بندی ]۲05 (8. طبقه‌بندی ]۲07 پلی‌مینرال‌های درشت‌دانه سنگ‌های اذرین و متامورف کوارتزء دیوریت 11-۵ ۰/عی5 ۳ ** 11 ٩ ۵۹ ۳ << 11 ٩5 -۰/۰۲ ۵ ۳ << 11 اما ۹۸ 17 هو ۲ 11 ی -------- صفحهٔ بعد -------- مقاومت کششی از رابطه (۷) به دست می‌آید: 50 110 (۷( فرمول (۷) از فرمول (۲) منتهی با شرط ,6 < و6 < 0 به دست آمده است. در رابطه جدید, برعکس معادله سابق 051 برابر ۲۵ نقطه عطف برای مقادیر 5 و ۵ نبوده و پیوستگی این دو پارامتر ادامه دارد. تنش‌های عمودی برشی که از تنش‌های اصلی (آقای بالمر ۳82111۵۲) به دست می‌آیند» به صورت زیر خواهند بود: 161 ول 60-0 0+0 ۸ ر ۵ 9 7 و6 )۸ ار 2 2 1+ 16 16 ۲۱10 با«( وی - 0) <۲ 1 ماری ای 32-1 ۱ 1 (۱۰) و گت 0 و مه با ۱ 6۵ 016 مدول تغییر شکل با رابطه زیر تعریف می‌شود: (051-10)) 0 ۱8 ۱ 40 ۳ سا در صورتی که 100 < مه مگاپاسکال باشد.» از رابطه زیر باید استفاده گردد. (ب - ۱۱) (051-10) ۹ ۱۱(/-- وت ۳۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵-۸-۳-۶ معیار تسکست موهر - کولومب از آنجا که نرم‌افزارهای متعددی در حال حاضر از پارامترهای مربوط به معیارهای شکست موهر - کولومب استفاده می‌کنند.ء پارامترهای معادل (برای زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی) و محدوده تنش‌ها باید معلوم باشد. با برازش یک رابطه متوسط خطی با منحنی تعریف شده در معادله (۲) برای محدوده تنش‌های اصلی کمتر که در شرط یه > و0 > ,0 صدق نماید (شکل ۲-۶) این مقادیر به‌دست می‌آیند. برازش بر اساس تساوی سطوح بالا و پایین نمودار موهر - کولومب استوار می‌باشند. معادلات زاویه اصطکاک داخلی و (۱۲) 1 ٍ و9 0 6088 5 << 0۲ ( و6 ۷ 1 + )۷ 1 6۳۵۷ + (۵ +32 +201 0 هر )1+ (+ + هضم هر لک + صر * یوپ* ۱ )۳۱( (٩ + 11۳ ۸ 06 )ْ ۱‏ ۸ 11۳ ۸ 03) + : (1+۵2+2) (2 +2۵2 +1) جه 63 ۱ 5 در رابطه بالاا س-<- و6 می‌باشد. 6۵ برای مقادیر زیاد ,وه (تنش محدود کننده) که باید انطباق دو معیار موهر - کولومب و هوک - براون انجام شود برای هر مورد ,وه باید محاسبه شود. مقاومت برشی در معیار موهر- کولومب برای یک مقدار معین از 6 (تنش عمودی) با معلوم شدن ,"0 از رابطه زیر به دست می‌آید: "ماه + < ۲ (۱۴) ترسیم نمودار براساس تنش‌های اصلی نشان‌دهنده ,0 خواهد بود که: (۱۵) 6 0 +1 1 0 2 - اه "1-50 1-510 ۶-۸-۳-۶ مفاومت نوده سنک مقاومت تک محوری توده سنگ از رابطه ۶ به دست می‌آید. ترک یا شکست.ء در مرز خاکبرداری (سنگ‌بری‌ها) زمانی آغاز می‌شود که تنش ایجاد شده از ,6 بیشتر شود و شکستگی از این محدوده‌ها تا مناطق تحت تأثیر دو تنش اصلی توسعه یابد و زمانی پایداری یا مقاومت در توده سنگ غلبه می‌نماید که مقاومت ,» از تنش‌های ,ه و وه ایحاد شده بیشتر باشد. توضیح این که بسیاری از مدل‌های ریاضی» روند توسعه ترک را دنبال می‌نمایند. ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- : و + ری + م۱ 9 ۱ 0۵00 ۱20 "0 1-30 0و1 ۹۰ ۰ ۵ ۱۰ -۳- رابطه بین تنش‌های اصلی بیشینه و کمینه برای ۳۸ یا ۵ هفوک - براون و م وهر - کولومب -------- صفحهٔ بعد -------- این جزییات در پایداری مغار یا جدار تونل حفاری شده هنگام طراحی سامانه‌های حفاظت قابل اهمیت می‌باشند. هر چند در مواردی رفتار عمومی توده سنکگ بیشتر از جزییات مربوط به توسعه شکستگی ی تراک مورد توجه است که از جمله این موارد بررسی مقاومت یک ستون سنگی می‌باشد که در آن پایداری عمومی ستون بیشتر از میزان توسعه ترک اهمیت دارد. به این ترتیب» تعریف "مقاومت توده سنگ" " موضوعیت پیدا می‌کند که هوک و براون بر اساس رابطه موهر - کولومب معادله زیر را برای آن پیشنهاد کرده‌اند: (۱۶) - رای "۵ 5۱0 -1 در رابطه (۱۶) "0,0 برای محدوده‌های تنش ی > و6 > ,6 بوده و : ۱۷ روج تروق - 2)17 - 45+ و 1۳) ۱ ( لاش و 6 !ی (۵ +2)(ه +21 در مورد تونل‌هاء پیپوژه برای تونل‌های عمیق و کم عمق به دست می‌آید. در مورد شیروانی‌ها باید از محاسبه ضرایب هوک و براون و هم معیار موهر - کولومب محاسبات بسیار زیادی صورت گرفته تا مقدار ,مر وه نظیر منحنی ذاتی معادل به در تونل‌های کم عمق (که عمق تونل کمتر از ۳ برابر قطر تونل می‌باشد)» بررسی‌های عددی بسیار زیادی مربوط به نشست‌های سطحی و رابطه دقیقی که قابل مقایسه با روابط مربوط به تونل‌های عمیق باشند صورت گرفته است. ۰ ۰۰ 1111 0 بای ۰ ۰.۰ ۰ ۰۰ توده سنگ (از رابطه ۱۷)» ۷ وزن مخصوص توده سنگء 1] عمق تونل از سطح زمین و اگر تنش افقی بیشتر از تنش عمودی 4 ۰-0 , ۱ 71 ای رابطه (۱۸) مربوط به حالتی است که در اطراف مغار یک منطقه شکست ایجاد می‌شود ولی این منطقه به سطح زمین 51۳۵1 دحه/3 ۵۵ - | ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- در مورد شیروانی‌هاء برای حالت‌های بسیار زیادی از پارامترهای سنگی و دوایر لغزش, رابطه زیر توسط بیشاپ" به دست 91 , ۱ (۱۹) 7 72 - هه او 6 در رابطه بالا 1] ارتفاع شیروانی است. ۴ ۵ ۹ ۱ ِ .۳ ۱ ۹ ا ۴ : : | ) 11 ( 6 ی ۱ و ک ها ری ۱ 0 6 1 ا ۱ ۱ ج ا ۳۰ ع ۶2۱ ا د درا در ٍ :۳ ۵6 5 ۵ ۳ چده ی شنت ۱ ی : ۹ ۵ ات ۸ ۳ ۹ او س سم ۰ ۵ هت ۵ 6 0و شکل ۳-۶- نسبت مقاومت به تنش‌های برجا در سنگ (*5) م0 00 - | ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸-۸-۳-۶ براورد ضریب تخریب ۰07 محاسبات متعدد نشان داده که در محاسبه شیب شیروانی‌هاء در معادن با سطوح بسیار گسترده» استفاده از ویژگی شرایط دست‌نخورده (1-۰) نتایج خیلی خوش‌بینانه‌ای به دست می‌آید. آثار انفجارهای سنگین توده‌های سنگ خورد شده همجنین نشان داده که استفاده از ویژگی مربوط به تخریب (۱- (آ]) در روابط ۲و ۴ برای این نوع توده سنگ مناسب‌تر است. مقایسه عددی فراوانی توسط اشخاص مختلف» نارسایی‌ها را در روابط هوک و براون نشان داده و اعمال ضرایب مناسب برای تخریب سنگ را نشان داده است. با این حالء به عنوان یک نتیجه‌گیری از کلیه بررسی‌هاء آقای هوک و همکاران» در صدد برآمده‌اند که اصولی برای برآورد ضریب تخریب 7]* به دست آورند که نتیحه در جدول ۳-۶ ارائه شده است. اثر این ضریب.ء قابل توجه است. به عنوان مثال برای 50/۳2۵ م6 10- ,1 و 051-45 در مورد تونلی در عمق ۰ متر که میزان تخریب سنگ در آن کم بوده(1-0) زاویه اصطکاک اصلی معادل ت:0-47/160 و چسبندگی 4-ه محاسبه گردیده در حالی که برای شرایط مشابه یعنی تونلی در عمق ۱۰۰ متر و ضریب تخریب زیاد (1<-0) ۰ 27/611- 0 و 0/351/18۳۵-ه محاسبه شده است. بنابراین» محاسب در انتخاب اعداد باید دقت کند و اگر نتایج به دست آمده متعارف نباشدء باید ضریب تخریب تغییر داده شود. انتخاب [05) با استفاده از شکل ۴-۶ عملی می‌باشد. تغییرات و تکامل رابطه هوک - براون در جدول ۴-۶ آمده‌اند. ۶ شرایط تنشی طبیعی قبل از مبادرت به حفر تونل یا مغار» در توده سنگ» تنش‌های طبیعی وجود داشته و به عنوان تنش‌های موجود در محیط در تحلیل‌ها تلقی می‌شوند. مقدار و راستای این تنش‌ها با توجه به وزن لایه فوقانی و تاریخچه زمین‌شناسی توده سنگ معین می‌شود. جهت تنش‌های اصلی, غالباً عمودی و افقی و در هر صورت مقادیر نسبی و امتداد آنها از آخرین جابه‌جایی یا تغییر شکل توده متأثر می‌باشد. آگاهی از تنش‌های طبیعی مهم است زیرا این تنش‌ها به طوری که گفته شد در تحلیل‌ها به عنوان شرایط موجود در نظر گرفته می‌شوند. هر چند مقادیر تقریبی این تنش‌ها براساس دستورالعمل‌های ساده امکان‌پذیر است اما برای سازه‌های مهم تنها روش دقیق اندازه گیری‌های برجا است. ۱-۳-۶ نش عمودی برجا در توده سنگ دست‌نخورده» عامل تعیین کننده تنش عمودی» وزن است. در توده همگن با وزن مخصوص ثابت ۷ تنش عمودی عبارت از فشار وارده توسط توده موجود در ستون سنگ واقع در بالای تراز مورد نظر است. این تنش از رابطه زیر به دست می‌آید: 60 7 وزن مخصوص یا وزن واحد حجم سنگ و غالباً بین ۲۰ تا ۳۰ کیلو نیوتن بر مترمکعب است. ۴۱ -------- صفحهٔ بعد -------- 1 اس توصیه شده برای ۳ ۱ 10-0 نفجار). اطراف مقطع حفاری شده حداقل تخریب. ۱ 1-5 : : : بدون کف‌سازی تورم سنگ سبب بالا آمدن کف توئل شده. اگر کف سازی: ,موقت انجام نشود تخریب جدی خواهد بود. انفجارهای محدود مربوط با به » شیب‌سازی‌های ‏ موضوع مهندسی بت ۱ سبویل که سیب تخریب‌های کلم در آنوده نگ شسود شیب‌های خیلی طولانی د در ر محوطه مصادن که به هل 0-0 ا ۰ انفجارهای سنگین. تخریب زیادی به همراه دارد و ترک‌های: انفجار بدون بهره‌برداری ادر برخی سنگ‌های نرم‌تر, حفاری همراه با شخم‌زدن و : ا ۰ ۳ ۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- >[ ۸0۴05 ْ‏ 50| ور م80 اج مس هس ی : و ر ۳ ۵ ۰ ۷۸۸551۷8 06 1۷۲۸۵۲ 5 اهنا ۵ ۳۵۶5۷۵ 0۲ ۵۳۵ مهو ۲00 . همه ولا ها زا مور بان ۱ 7 رم ول ِ / // / و ومموام اوی - /مان 80 ری أ 98 ۲۱۵۵86 ۵0 مزال و 5 ۵ 0 107۵۵ 8ماط هنت 01 1 / / / و مس وم ۱ / / / ۳ ه 0۷ ۷۴۷ ۳ لا ۳۵۵8 مرول پواادن هم ۹ اوه ی 1۵۵ اوه ۲۱0-120۵0100 که / / چ قامه ا«زمز ۳۳۵۲۵ ۵۶ 4 رن ۵۵ 0۳] ا5 7 / ۴ / / ۳ ۸/۷ ۱۹۱۵۹۶۵/5۳ 8۱۵۵۷/۵۱5 6 ۱ و 8 3۲و80 ۷ ۵۵۵ - 0 ۲۵۷۷ را ۷۳۵۵ ا ۵ فقا۵و 030000 اه / / / / برااومادنامد به ههام وم‌فنهد ان تشه / / / ۵۳اه پرایممم - 0۱81۷71205۸720 یا 7 ۱ ۲۵۶۶ ۲۵ ۳۲۵۴۵۷ ۵3۷۶۷ ,ما (۹ ( 0 کهاناو 8 01 ۳۶۵ ۹ 0 ۱ ِْ زر / ا/ ممممام 0 تصاصاه اراک // اما 80/5۳۴۸۹۴0۰ ۸۲اه ر 9 مومن ۱۵ قرال ۷۵۵۵۶ 0 ژر ا , / 8 9۳۱۵۵۶ 0۲ پرازک0 )ال وی آن0 1 )711 راز وراق ۷ :۱۷ وما‌هاه 5 ٍ وراه ۱۷۱۷ 04 مایا ۰ : 2 هار لاس۸ 0 تصاهلا:۷ا 2 8/0۸ . 2 لها نا ۴۵۵۲ 2 دادرما مس 3 090۵۵68 ات1 ۸0 3 ۱۷۵۶۱۵۲۵ ۵۳۵ادا نس رهم80 ۳ 3 وصامد رهظ ۲۸۵۵ ۲۳ 2 همرت 0 وره‌مموز ۲ 2 وان۱۵ ۳۵ ۴۳ 3 ۱۱۳۵۹۱۵۳۵۶ ۸۸/۵/۵ 8 : ۰ 4 :52:06 6 راو ۳ تیا 2 مملما5 2 51۶۱06۶ 5 1۷۳۵۹۱۵۲۵۶ 502/0 اس شکل ۴-۶ راهنمای 110016120 و حدود اعداد 51:) ۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول ۳۴-۶- تکامل روابه 5+ ن0/ و16/ 60+ و50 :0 6 ( 4۹+ را - ای ْ) 0( ۳-7 رت ۵ ۸6 < 1 (( 001/06 +1)/(وی- 0۱)) + وه- باه و1006( و0- 60)< ۲ ( و60 - 2)0/ ن 16 > 001/060 +۶٩‏ 0 / و16 0+ > :0 68 ( :۲00۹۹ - :0۱۹))< ۲ 1 - 09*0 ۰/4۳0 / 1 0 > 0 (1- 1/1 +90 و0 3 2 30)/(ن 906 + ,6 16) +1[ سنگ خرد شده : (100(/14- /۱)) ۵00 :/ط ٩-۵ ))۱/ -100(/6( توده سنگ دست‌نخورده یا درهم فشرده (100(/28- )00 - 111 (100(/9- چ/1۱)) مه - ‎٩ ۱0/40 ۱/۳)م 1- ب] ۳ و :17۷ و به‌تر تیب برای سنگ شکسته و9 دست نخورده ۰ - 12600 ,52 ۷1۵ باف6 1 506 ۸۵۸ ۷۵1۵۵۵ ۳۳۵۵۰ , ۳۵۱۵۵۲۱۵ 1۵۵ 1۵۲ ۳۳10۳۵10۵ 1۵ ۰ ۵۳18 :21 .|1110 ۳۳۵۵۰ 101۵/91 ۵۲ 21100 1فعها) کمز دق 0۵1۳0 1133-44 ,أ2ع8] هوک - براون» خلاصه معادلات! معیار کلی برای سنگ‌های با درزه‌های زیاد : مقاومت کششی 0 و 5: ثابت‌های معادله و۶]: تنش‌های موْثر عمودی و برشی معیار کلی برای سنگ‌های با درزه‌های زیاد مانند بالا ولی 1۳ و 5 با استفاده از چ13۱/17 اصلاح ٩5 5‏ ۱101۳ 10۳ 10اه 221110۵ اد مجمم ۰.۸ ۲۵۵ رز ۲1021100 1فقذانه فقو اما .976 7 ,10/۳ 206 97-106 با ,( ۳۵1۵11۵/90 4 13۵6 آن 0۹140۲۵110 .1983 .۳.ل بق ۳۵۲۵۲ 0 ب 0 طافن] ۵۵1۳۵10۵۵۰ تساه نا م۸ ۳۴ هوک و براون ۱۹۸۰ هوک ۱۹۸۳ هوک و براون ۱۹۸۸ ینت6 ,۵7 |8۵ - | [ 2 ,810111۵/5 - ۰ ل0) .5۷۳0 1۳۵ 40 ب]ا.ل ,۹0۳۵1117 - 6000 .0 5۳۵۰ -------- صفحهٔ بعد -------- (( 001/00 +1)/(و0- 0)) + هد کال با ِ را ۱ کششی صفر در سنگ‌های با شکستگی زیاد»! هوک» براون و شاه و0064 (0-0)< ۲ (1 )۱ ۱ , 4 ساره | 2 (ی60/ و6) 03 +1 060/060 برای محاسبه تنش‌های عمودی و برشی از ۱۹۹۲ اع ۱ ۱ , رک (+ ن6/ و16) 60+ و26 60 برای ۲۵ <[051 : براساس معیار کلی هوک و براون» شاخص (100/28- 051)) مج < :۳۵/۵ هوک ۱۹۹۴ زمین‌شناسی ‎67٩1‏ برای برطرف کردن نقا (100(/9- [05)) ده - و ارم ساسی برای بر ن #ایص هوک» کریزر و باودر 5 له امربوط به دخالت دادن ]/۹۱] در سنگ‌های - ۱۹۹۵ برای ۲۵ >[051 : خبلی ضعیف. وارد شده است. 0 5 0 [05)-0/65<ه 0 و۳1 ۱ "(+4/ )((83 - )0 - 45 + ) ی (0 +02 +21 نی , 4 0 اج ( تونلها) ان 8 71 6 17 6 1 0 ۳ , : 6۳3۵ ( شیبها) ام 0 711 6 17 | - [07 ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- که ما نسبت تنش جانبی توده سنگ است. از سه موْلفه تنشی, دو موْلفه افقی است. در سنگ بکر برجاء دو تنش افقی می‌توانند مساوی باشند. هر چند به علت ناهمگنی و رفتارهای غیرهمسان زمین‌شناسی دو تنش افقی غالبا براپر نیستند. تعیین ضریب ,کا بدون اندازه‌گیری‌های محلی دشوار است. هر چند در برخی شرایط با تقریب‌هایی می‌توان مقدار مک را به دست آورد. به هر حال دستورالعمل‌های محاسبه را می‌توان به صورت زیر بیان کرد: طبق قانون هیم! در سنگ‌های ضعیف که تاب مقاومت در مقابل برآیند تنش را نداشته باشند» در دوره‌های زمین‌شناسی, تنش‌های عمودی و افقی به تساوی می‌رسند؛ عبارت ریاضی این قانون به صورت زیر است: بر 2 و6 > بر6 در شرایطی که موّلفه‌های تنش در جهات مختلف برابر و مساوی وزن لایه فوقانی باشد.ء شرایط لیتواستاتیک حاکم است. در رسوبات ضعیف زمین‌شناسی که دارای رفتار پلاستیک یا ویسکوپلاستیک باشند.ء شرایط لیتواستاتیک وجود دارد. رسوبات ۱ کیلومتر با تقریب خوبی به دست می‌آید. مقادیر کم مک مربوط به رفتار الاستیک سنگ است که در آن» از تغییر مکان افقی جلوگیری شده است. در سنگ‌های رسوبی دست‌نخورده که لایه رفتار الاستیک خطی داشته باشد.ء + و 6۶ برابر و به صورت زیر بیان می‌شوند: 1 > و6 > و6 یک سنگ تیپ با ضریب پواسون ۰/۲۵» تنش افقی ۰/۳۳ برابر تنش عمودی است. این تنش حد زیرین تنش‌های افقی را شامل می‌شود که در شرایط مناسب زمین‌شناسی به آن می‌رسیم. بیستر نیز می‌شود. این پدیده به نظر موْلفان فوق در توده سنگ‌های مطبو یا درزه‌دار اتفاق می‌افتد. 1-0[ 48 ,5۵۷۵0 با5/۵۵ ,۸۳۵001 - 2 ۴۶ -------- صفحهٔ بعد -------- تنش‌های برجاء تنش‌هایی هستند که پس از برداشته شدن عوامل ایحاد تنش باقی می‌مانند. در گذشته ممکن است توده سنگ تحت تنش‌هایی بیش از آنجه که امروز اثر می‌کنند قرار داشته است. با برداشته شدن بارهایی که موجب تنش‌های زیاد در سنگ شده‌اند. سنگ تحت تأثیر کانی‌های درهم قفل شده و تنش‌های برشی در روی سطوح گسلش و خمیر چسباننده تنش‌های تکتونیکی از بلند شدن موضعی توده, فروافتادگی, گسلش, تا خوردن و ناهنجاری‌های سطحی بروز می‌کنند. این تنش‌ها ممکن است فعال, پایدار و یا کاهش‌یافته باشند. مجموعه این تنش‌ها با بار وزن» سبب می‌شوند که تنش‌های اصلی امتداد و راستای بسیار متفاوتی نسبت به حالت پیشین به این ترتیب تعیین تنش‌های موجود نیازمند اطلاعات ساختاری زمین‌شناسی, اندازه‌گیری تنش‌ها و ملاحظه اثر تنش‌های طبیعی روی سازه‌های واقع بر سنگ خواهد بود. شرایط تنش در یک درهٌ ۷۷ شکل" هم متأثر از شکل دره و کوه و هم توپوگرافی است. ۴-۶ اندازه‌گیری تنش‌های موجود طی ۲۰ سال گذشته, روش‌های اندازه‌گیری تنش‌هاء کامل‌تر و فهرست اطلاعات جامعی تهیه شده است. اطلاعات گردآوری شده توسط هوک و براون (۱۹۸۰) در شکل ۵-۶ آمده است. تنش‌های عمودی با وزن لایه فوقانی سنگ همخوانی چشمگیری دارد. تنش‌های افقی کم (منطبق بر شرایط الاستیک) به ندرت ملاحظه می‌شود. ۵-۶ روش همگرایی - همجواری" اساس این روش ترکیب نظریه رها شدن سنگ و صلبیت حفاظ است. در شکل ۶-۶ نظریه آندرکنش توده سنگ با حفاظ در مقطع دایره حفاری شده با تی.بی.ام با حفاظ نشان داده شده است. سنگ محیط. سنگ ضعیفی است که همان طور که در منحنی رهایی " ملاحظه می‌گرددء یا باید توسط حفاظ نگه‌داری گردد و یا رها شود. مراحل شکل به ترتیب زیر است: نصب سریع حفاظ (نقطه 12۱ روی منحنی) سبب می‌شود که حفاظ متحمل بار سنگین شود. در سامانه حفاظ تخریب شده (بدون آزاد شدن) به نقطه تعادل ۳۱ می‌رسیم. اگر نصب حفاظ با تأخیر همراه باشد (نقطه 0۲]) نتیجه ایجاد تغییر شکل‌های بزرگ در جدار تونل و شکستن حفاظ خواهد بود (نقطه 4۲ا). طراح باید نصب حفاظ را به صورتی بهینه‌سازی کند که ضمن ایجاد تغییر شکل‌های قابل قبول در جدار تونل» بار وارده به حفاظ نیز قابل تحمل باشد. روش همگرایی - همجواری به تهیه منحنی اندرکنش» سنگ و حفاظ محدود نمی‌شود بلکه محدوده گسترده و چهارچوب کلی رفتار حفاظ در تونل‌ها را تعریف می‌کند. روش‌های محیط محدود و پیوستگی که به دنبال این مطلب می‌آید. به دلیل مدل کردن اندرکنش سنگء در چهارچوب این روش قرار دارند. منحنی اندرکنش را می‌توان از روی اندازه‌گیری‌های در محل نیز ترسیم نمود. 1 ۱-0۷۵۳۵0۵۵ 20 ۴۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۷ ۹ میانگین تنش اف ای ی غمی 1 ره تنش عمودی ّ ب [ 5 را ۲ 4 ح ک 8 ۰ ِ< ٍ ۰ ۲ ِ ۳ ۸ / ْ ح / اس تم ۳ ی ی . ۰ ۴ 7 م ۰ ره ۰ ۸ ۰ / / ایالات متحده 1 آفریقای جنوبی ‏ اه / سا ۰ ۱۰ ّ ۳ نموم ۳4 ۳ ۳/۰ ۳/۵ ۳/۰ ۱/۵ ۱/۰ ۰/۵ ۰ شکل ۵-۶- تغییرات تنش‌های افقی - عمودی نسبت به تغییرات عمق ۴۸ ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ زر سا اه رح مد درد در سح نی بی ام ر س ما اا ا ‏ سس مم ی ِ ک ص کص ص دص 8 یی که 2 عناصر پیش ساخته با 2 1 سا سس رز وود وی مرحله دوم حفاری 3 رل هت ۳ ۲ 1 ی دنس من سس نا ال مد سح ۰ 7 رِ ۹ سس ۹ ععحت من وس مرحله سوم نصب ۸ ۹ وس و در در مه وک رک هک هر رم 7 رک 7 ی رو شکل ۶-۶- اندرکنش سنگ و حفاظ ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- شکست حفاظ سنگ الاستو پلاستیک خطی 1:1 بدون تاثیر زمان : ۸ بت 9 منحنر سنگ ٍ 1 رس ملاستیگ نایدا 1 ( ل ۷ ا ۰ الاستیک 7 : و | ( در 0 الاستو پلاستیک[] از هه سه مه و وی را وا که اه ۰ ر 12 ل ۰ 7 مس زمین پلاستیک پایدار و : ۱ 39 : : 3 نصف حفاظ با تاخیر : ۱ : ی شکست ای یا و حفاظت به موقع ۹ حفاظ می شکند شکل 1 حفاظ الاستیک ۱ مه نایدا ری غیر پایدار // حفره پایدار م حفره پایدار و 8 3 جابجایی شعاعی گشودگی توئل (11) خی .۰ ۱ ۳ ۲ ۳۱ ی ۱ ۲ الاستیک ۱ ۵ ی ۱ ۳اه ِ : یت -_-‌ ۱/۰ اس / ۳ مر ۱/۵ و دون زمین پلاستیک پایدار زمین پلاستیک غیر پایدار ادامه شکل ۶-۶- اندرکنش سنگ و حفاظ ۵۰ -------- صفحهٔ بعد -------- ۶-۶ تحلیل تنش تفاوت عمده سازه زیرزمینی با سازه‌های رو زمینی در این است که سازه‌های روی زمین پس از اجرا در معرض بارگذاری قرار می‌گیرند ولی در مورد سازه زیرزمینی با انجام حفاری فضایی درون محیط تنش ایجاد می‌گردد. تحلیل تنش‌ها در برگیرنده بررسی تغییرات حاصله در تنش‌های متعادل موجود از پیش می‌باشد. برای بیان رفتار سنگ» یک نظریه محتوم و قطعی وجود نداردء با این حال تئوری‌های الاستیک و پلاستیک. نتایج مربوط به توزیع تنش‌های ایجاد شده بر آثر حفاری را در جداره حفاری به عنوان تخمین اولیه به دست می‌دهند. قبل از اجرای حفاری» تنش‌ها متعادل هستند. با اجرای حفاری» تنش‌های واقع در نزدیکی حفاری» مجدداً توزیع و تمرکز تنش ایجاد می‌گردد و در نقاطی باعث می‌شود که تنش از مقاومت سنگ بیشتر شده و ۱-۶-۶ شکل حفاری و شسرایط نش فشا رآب منقدی شکل حفره یا مغارء بر توزیع تنش در اطراف آن موّثر است. هوک و براون (۱۹۸۰) تنش‌های مماسی را در جدار مغار در تاج و دیوارهای جانبی برای شکل‌های متفاوت مغار محاسبه کرده‌اند (شکل ۷-۶). این تنش‌ها در واقع تنش‌های ماکزیمم نیستند زیرا تش‌ها در محاسبات مربوط به تونل» تنش‌های کل است با این حال, در سنگ‌های ضعیف نفوذپذیر» تنش‌های موّثرء توسطا فرناندز, آلوارز, هاشباش و کوک! محاسبه شده است. در مورد مغارهای با مقطع دایره و در مصالح الاستیک هموژن» روش محاسبه کرش" در پیوست شماره ۵ آمده است. در این روش» نیروهای بدنه و نیروهای وارد بر مرز فوقانی در سطح زمین ملحوظ نمی‌شود. بعد از کرش در سال ۱۹۸۰ پندر محاسبات مربوط به کرنش خطی دو لبه‌ای را انجام داده که برای تخمین اولیه مفید هستند. روش محاسبه در محیط الاستیک در پیوست شماره ۵ آمده است. در مدل پلاستیک» هنگامی که تنش‌های ایجاد شده در سنگ‌های ضعیف و حتی مقاومء از مقاومت سنگ متحاوز باشند.ء بسته شدن دیوارهای جانبی و در شرایط استثنایی» ترکیدن سنگ از صورت‌های مختلف این پدیده هستند. در مواردی که رهایی ناگهانی انرژی وجود نداشته باشد, یک زون یا منطقه ترک خورده در اطراف مغار ایجاد می‌شود که باید تحکیم و پایدار شود. در سنگ‌های مقاوم که رفتار کرنشی نرم شونده یا شکننده بروز می‌کند» سنگ توسط مقاومت‌های برجای مانده پس از تغییر شکل, به سهولت پایدار می‌ماند و توسط حفاظ‌های سبک نگهداری می‌شود. در مورد سنگ‌های ضعیف‌تر اگر تحت تأثیر تنش‌های بالا قرار گیرند. برای مدت زمان معین باید حفاظ‌های سنگین‌تر به کار رود. پدیده‌ای که اتفاق می‌افتد. سخت شدن کرنشی می‌باشد. در این حالت» تغییر شکل‌های پلاستیکی قابل توجه (وابسته به زمان) به وقوع می‌پیوندد. 4 00 یک حاکه اکه1] ,1994 بیعجه۸1۷ ,۳۵۲۵۵62 - | ۲۹ - 2 7 - 3 ۵۱ -------- صفحهٔ بعد -------- برای : تونل دایر که در خ با شرو الاستیک بالایی که ثابت های ۸/ و 7] شکل ۷-۶- نسبت تنش‌های اصلی به تنش‌های برجا ای در سنگ هموژن, ایزوتروپ, با شرایط اولیه الاستیک است که در محیط تنش هیدرواستاتیک قرار دارد. در حل ض بر این است که کرنش منحصراً در راستای شعاعی وجود داشته و تنش محوری, تنش اصلی می‌باشد. با افزایش از حفاری مغار پا تونل) و بیشتر شدن آن از مقاومت سنگ, یک محیط دارای شکستگی, با شعاع ۸ ایجاد می‌گردد ارج از این محدوده هنوز سنگ الاستیک می‌باشد. در پیوست این فصل, محاسبات تئوریک برای شرابط ع شکستن سنگء انبساط و ازدیاد حجم در آن ایجاد می‌گردد. به صورتی که تغییر شکل دیواره‌های تونل؛ از حالت به حفاظ‌ها اعمال می‌شوند محدود می‌گردند. با وقوع تغییر شکل» فشارهای وارده به حفاظ‌ها کاهش می‌یاید. 0۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۷-۶ روش پیوسته محاسبه با استفاده ازاختلافات‌محدود", اجزای محدود " یا روش‌های اجزای مرزی" با کاربری کامپیوترهاء این روش‌ها توسعه زیادی پیدا کرده‌اند. تکنیک‌های موجود شامل روش اختلاف‌های محدود (از جمله روش کوندال")» اجزای محدود (از جمله روش بیت) و روش اجزای مرزی (از جمله روش ونتورینی ) می‌باشند. از آنجا که این سه روش امتیاز قابل توجهی نسبت به هم ندارندء عملاً از هر سه روش استفاده می‌گردد. باید توجه داشت که این محاسبات. روش حفاظت را معین نمی‌کنند بلکه نوع حفاظ باید با توجه به تغییر شکل سنگ و مراحل اجرا که در سایر بخش‌های این دستورالعمل به آن اشاره شده و همچنین بار موّثر به حفاظهاء تعیین شود. ضرایب اطمینان و ضرایب بار که در روش‌های سنتی و معمول به کار می‌روند» در تحلیل‌های عددی نباید مورد استفاده قرار گیرند. در مقابل, در این روش جزییات و ویژگی‌هایی در محاسبات وارد می‌شوند که در روش‌های معمول سنتی مورد توجه نیستند. از این جمله‌اند مدل کردن و محاسبات لایه‌های سنگ غیرهمگن و تنش‌های غیریکنواخت اولیه موجود در توده سنگ.» که به این ۱-۷-۶ مد لکردن نوده سنک روش‌های مدل کردن شامل /۳۳۸, /۳1۱ و 3۳:۸ به عنوان یک اصل پیوستگی, سنگ را در مدل وارد می‌کنند. این تقریب هنگامی که توده سنگ فاقد ناپیوستگی‌ها است. کافی به مقصود می‌باشد. در این روش‌ها برای مدل‌سازی سنگ‌های ترکدار, توده معادل جایگزین می‌شود. غالباً در جایگزین کردن سنگ معادل, مقاومت را کمتر در نظر می‌گیرند (زو و وانگ" ۱۹۹۳ و پاریسو" ۱۹۹۳)؛ در روش دیگر صفحات درزه و ضعیف به عنوان یک درزه موجود در تمامی توده مدل می‌شود (ایتاسکا" ۱۹۹۳)» عناصر واقع در محدوده درزه‌ها در صورت لزوم باید مدل شوند. تنش‌های اولیه موجود در توده سنگ. در تغییر شکل سنگ پس از حفاری موٌّثر است. در توده سنگ‌های غیر ایزوتروپیک. توده سنگ (در لایه‌بندی افقی) ویژگی‌های سنگ در سطوح افقی ثابت است. تنش عمودی .6 ناشی از وزن توده و تنش افقی رگا > م6 می‌باشد. در این رابطه م>آ ضریب تنش جانبی توده است. در توده‌های غیر ایزوتروییک در لایه‌های غیر افقی؛ روش‌هایی از جمله متد پیشنهادی آمادیی و پن"" برای تعیین شرایط اولیه تنش در توده سنگ به کار می‌روند. ضرورت کاربری این روش‌ها از آنجا پایه می‌گیرد که در شرایط اولیه توده سنگ. تنش‌های برشی نیز وجود دارد. مدل‌های مصالح ممکن است شامل محیط‌هایی به شرح زیر باشند: * الاستیک خطی, | - ۳1۵1۵ 1110۳۵۵ ۱/1011۵۵ )۳1۱/( 2 - ۳1۵1۵ ۳10۵1 ۱/10110۵0 )۳۳:۱/( 3 - ۵0۳۵۵۲۷ ۳1۵۱۳۵۲ ۱۷10100 )۳:۱( 4٩ - 00۳۵۵] 6 2 م8۵16 - 5 6 - ۹۷۷/۵۱۳1۱۱ 2 68 عک 7۷ -7 با 6۳ 9 - 423 3 ,1992 ۳۵۵ یک ۵۵6 ۸:۳ - ۱0 ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ه الاستوپلاستیک (شرایط شکست موهر - کولومب. با محدودیت قابلیت انبساط و به عبارت دیگر تبعیت نمودن از قانون جریان" و یا خلاف آن)» پلاستیسیته سطحی در مرزها (ویتل " ۱۹۸۷). آنالیز پیوستگی را می‌توان با استفاده از تنش‌های موْثر یا تنش‌های کل انجام داد. استفاده از تنش‌های موْثر برای توده سنگ‌های اشباع با منشاً رسوبی از قبیل شیل‌ها و ماسه سنگ‌ها مناسب است . ابعاد مش‌ها و شرایط مرزی که در شرایط مرزهای دور" اعمال می‌شود. به ابعاد درزه‌ها و شرایط هیدرولوژیک بستگی دارد. به عنوان یک اصل اولیهء مرزهای دور به فاصله ۵ تا ۱۰ برابر اندازه مغار از خط محور در نظر گرفته می‌شود. شرایط مرزی فشار حفره‌ای در لبه‌های مدل و در سطح زمین روی شرایطی از جمله فروکش کردن آب. افزایش فشار حفره‌ای و جریان آب به داخل حفرات اثر می‌گذارد. از روش‌های سه بعدی نیز استفاده می‌شود. توصیه بر این است که در شروع از یک روش دو بعدی برای رسیدن به پاسخ سیستم استفاده شده و سپس از مدل سه بعدی استفاده گردد. مراحل اجرای تونل و شفت پیچیده بوده و نیازمند جزییات خیلی زیادی است و طبعاً وارد کردن تمامی این جزییات در مدل, شرایط به‌صورت مثال آمده است. ۳-۷-۶ تحلیل ناپیوسنکی‌ها در روش بسته تحلیل پیوسته تونل و شفت. از درزه‌ها و سطوح ضعیف صرف‌نظر می‌کند. وجود درزه‌هاء سنگ را به صورت توده‌های متشکل از بلوک‌های به هم فشرده می‌سازد که رفتاری غیر از یک مصالح پیوسته دارد. بهترین نظریه برای تحلیل ناپیوسته. فرض بلوک در طاق است که پیشروان آن گودمن و شی" ۱۹۸۵ می‌باشند. در این روش درزه‌ها امتدادهای مختلفی دارند و همدیگر را تلاقی می‌کنند تا بلوک بحرانی را ایحاد نمایند. اگر چنین بلوک‌هایی پایدار شوندء سایر بلوک‌ها سقوط نمی‌کنند (شکل ۸-۶). فرضیات عمده به شرح زیر است: - تمامی سطوح درزه‌ها مستوی هستند. در حل مسئله از روش خطی می‌توان استفاده کرد. ۹۱۶۵ ۳10۷۷ 0012160 ۳/0293 0۳ ۸۵۹0012100 - | ۵[ - 2 (1۱993) ددع06 یگ 6۵ |کباو ۸ بع 0 .۱992 011۵10 ,1993 ص۷0 یگ ۷۷۵۵۵ بعع ۷ - 1993 باه 1 یک ماک ۷۷/۵ - 3 ۵ ۳3۳۲ - 4 [ 5 یک 00001۵0 - 5 ۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- - تمامی درزه‌ها دارای گسترش در تمامی توده سنگ هستند. هیچ درزه‌ای به درزه دیگر ختم نمی‌شود. بر اثر گسترش ترک‌ها درزه‌های جدید ایحاد نمی‌شود. - بلوک‌های سنگ سالم که توسط درزه‌ها محدود می‌شوند» صلب هستند. تغییر شکل‌ها بر اثر حرکت بلوک‌ها است نه معرفی گروه درزه به کار می‌رود. ۰ ۰ ۱ ۰۰ ۰ ۰ ۰۰ ا یاو - کوندال و هارت عبارت اجزای منفک را به روش کامپیوتری که در آن» اجزای محدود. مجاز به جابه‌جایی و چرخش ۱-۳-۷-۶ رون ساجزای قابل تفکیک در این روش معادلات با حل صریح وابسته به زمان انجام می‌شود. عناصر ممکن است صلب یا قابل تغییر شکل باشند. سطوح تماس قابل تغییر شکل هستند. ۲-۲-۷-۶ روئس مودال " ۳-۳-۷-۶ روئش‌های تغییر کل غیر ممتد در این روش» سطوح تماس صلب است و عناصر ممکن است قابل تغییر شکل یا صلب باشند. ۴-۳-۷-۶ روئس‌های مبادله مومننوم در این روش‌ها اجزای و سطوح تماس صلب هستند. بنابراین» مومنتوم در عناصر طرفین سطح تماس مبادله می‌شود. روش تثوری بلوک برای ناپایداری‌های مغارها و تونل‌های دارای مقاطع بزرگ مناسب است. در این روش, داشتن اطلاعات گسترده از ویژگی‌های مصالح لازم است. از این روش‌ها پس از مدل کردن درزه‌ها برای صحت جابه‌جایی بلوک‌ها در حفاری از ارت ۰.۰ ۱۰ ۳ ۰.۰ ۰ جمله در روش اتریشی (ناتم ) می‌توان استفاده کرد. به علت تعدد روش‌های اجرا در تونل‌ها و شفت‌هاء رعایت جزییات مراحل اجرا در آنالیز عددی غیر عملی است. تسهیلاتی که عملاً مجاز هستند به ترتیب زیر می‌باشند: 23 )۲1۲ یک ااهلسه - | [۵ل۱/100 - 2 - د3 ۸۸( -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۸-۶ حفاظت تونل‌ها شامل بتن‌های برجاء عناصر پیش‌ساخته بتنیء بتن پاشیدنی یا مجموعه‌های فولادی می‌باشند. مدل کردن این عناصر مانند عناصر سنگ بوده با این تفاوت که باید ویژگی‌های مصالح مربوط به عناصرء در محاسبات وارد شوند. از آنجا که ابعاد عناصر حفاظت در مقایسه با ابعاد تونل خیلی کم هستند. عناصر فولادی (قاب‌ها) به صورت پوشش فولادی مدل می‌شوند. در مورد بتن پاشیدنی, غالباً بین زمان اجرا تا حصول مقاومت آن» مدت زمانی طول می‌کشد. در روش پیوسته, معمولاً شاتکریت هنگامی که به مقاومت کامل می‌رسد منظور می‌گردد. در روش تحلیل دو بعدی, غالباً سنگ این فرصت را دارد که قسمتی از تغییر شکل را قبل از نصب حفاظ انجام دهد. میزان این تغییر شکل, بسته به پیشرفت عملیات نصب و فاصله زمانی نصب پس از حفاری مقطع بین ۵۰ تا ۹۰ درصد در نظر گرفته می‌شود (شوارتزء آزوز» انشتین ۱۹۸۰). در میل مهارهایی که در تمام طول ترزیق می‌شوند, عملکرد اصلی حفاظها تسلیح سنگ است. ورق‌های انتهایی؛ عملاً اثر ناچیزی در نقش سامانه دارندء بنابراین از اثر آزها صرف‌نظر می‌گردد. در مورد ترکیب میل مهارها و قاب‌های مشبک؛ و در تحلیل دو بعدی, باید ترکیب معادل‌سازی شود. در پیوست شماره ۵ مطالب با جزییات بیشتری آورده شده‌اند. ۵ ۸11100 - | ۵۶ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ۸-۶- تحلیل بلوک طاق ۹-۶- آنالیز عناصر جدایی‌پذیرء روش کوندال و هارت ۱۳ ۵1۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - محاسبات پوشنی‌های نهایی ۱-۷ کلیات در بسیاری موارد تونل‌ها و شفت‌ها به پوشش دائم نیاز دارند. انواع متداول پوشش‌های دائم شامل موارد زیر است: - رویه فولادی با تزریق یا پر کردن پشت رویه » و - لوله بتنی با پر کردن پشت آن. روش محاسبه پوشش تونل‌ها و شفت‌ها با استانداردهای مربوط به محاسبه سازه‌ها تفاوت آساسی دارد. اندر کنش بین سنگ به عنوان محیط میزبان با رویه در محاسبه پوشش» نقش آاساسی دارد. برای محاسبه پوشش‌ها با توجه به پارامترهای سنگه روش اجراء شرایط بهره‌برداری و سایر عوامل از روش‌های مختلفی ۲-۷ انتخاب مقطع و جنس پوشش توئل‌ها از نظر هیدرولیکی هیدرولیک تونل و نکات مربوط به آن» اساسی‌ترین عامل در تعیین مقطع تونل‌های هیدرولیکی است. محاسبات هیدرولیکی» شکل هندسی تونل و ابعاد آنرا از نظر عبور جریان و رژیم جریان تعیین می‌نماید. از میان مقاطع معادل, مقطعی که از نظر اقتصادی دارای توجیه بیشتری باشد. انتخاب می‌گردد. رابطه هیدرولیکی مانینگ" به علت دقت عمل و سهولت کاربری, متداول‌تر است. از جمله شرایط مهم در تعیین مقطع از نظر هیدرولیکی,» موارد زیر می‌باشند: سرعت آب در تونل‌های با شرایط مختلف از نظر ایمنی تونل حایز اهمیت است. در تونل‌های بدون پوشش, سرعت جریان کمتر از ۳ متر بر تانیه قابل قبول است. در تونل‌های با پوشش بتنی» سرعت جریان ۳ تا ۶ متر بر ثانیه در نظر گرفته می‌شود. در سرعت‌های بیش از ۶ متر بر ثانیه» خطر کاویتاسیون اعمال احتیاط‌هایی از جمله پوشش فولادی را ضروری می‌سازد. اگر بار جامد آب قابل توجه باشدء سرعت به ۳ متر بر ثانیه محدود می‌گردد. وست فال" ضرایب مانینگ را به صورت زیر توجیه کرده [| - ۳۵۵۴ [| 2 3 - ۷۷۵۵1 ]2۵[[ ۵۸ -------- صفحهٔ بعد -------- حفاری با چال و انفجارء بدون پوشش حفاری با تی.بی.ام» بدون پوشش تونل‌های پوشش شده با روکش بتن پیش‌ساخته تونل‌های پوشش شده با بتن درجا تونل‌های با روکش فلزی حفاظت شده با ملات تونل‌های با روکش فولادی (قطر تونل بیش از ۳ متر) تونل‌های با روکش فولادی (قطر کمتر از ۳ متر) استفاده از ماخذهایی از جمله +[75۳] برای این پارامتر قابل قبول هستند. برخی عوامل از جمله انحراف دیواره‌ها در حفاری (اعوجاج سطوح حفاری)» افتادن سنگ» نصب نادرست عناصر بتن پیش‌ساخته یا قالب بتن‌ریزی‌هاء رسوبات و همچنین عمر تونل ضریب جریان را کاهش می‌دهند. در شکل‌های ۱-۷ و ۲-۷ یک مثال برای محاسبه ضریب معادل مانینگ نشان داده شده است. توصیه وست‌فال در تنظیم اسناد مناقصه و از دیدگاه حقوقی» این است که در موارد مناقصه و یا اخذ پیشنهاد جهت رسیدن به نتیجه مطلوب اجرایی» چند گزینه برای قطر تونل و نوع پوشش ملحوظ شود. روش محاسبه ضریب معادل جریان توسط هیووال" پیشنهاد گردیده که سانجز - ترخو" در سال ۱۹۸۵ از آن استفاده کرده ۳-۷ انتخاب پوششس دائم - کلیاتی در مورد پوشش نهایی تونل‌ها اولین گام در انتخاب نوع پوشش مناسب به موارد زیر بستگی دارد: - شرایط عملکرد.ء - زمین‌شناسی و آب زیرزمینی, - امکان اجراء و - اقتصاد. در یک تونل, ممکن است به اقتضای شرایط در قسمت‌های مختلف از پوشش‌های متفاوتی استفاده شود. به عنوان مثال در یک تونل در سنگ ضعیف و با سربار سنگ کم در بخش تحت فشارء از پوشش فولادی استفاده می‌شود حال آنکه در قسمت‌های دیگر آنء پوشش بتن مسلح یا بتن معمولی خواهد بود. در مقاطع در تماس با آب‌گذری بالا و یا در صورتی که تونل از مصالح تبخیری و یا گچ عبور کند لازم است پوشش آب‌بند باشد در حالی که در سایر قسمت‌ها این الزام وجود ندارد. [| - ۲0۷۵| 2 - 5۵01107 -0 ۵۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ») .(( ۸ [|60 1 14 1( 5 ) ع ۱-۷- محاسبه ضریب زبری برای مقطع دایره بدون پوش: -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ زر ۴7۰ ۳/۰ ۳۰ ۱/۰ م۸ و ۳۵ ۳۵ ۳ ۱۵ ۱ ضریب زبری ([1) اش 1 ۹ 9 ۱ ۴۹۳۴ را ۵/۲۷۵ پم( شسکل ۲-۷- محاسبه ضرایب زبری برای مقاطع با پوسس‌های ترکیبی ۶۱ -------- صفحهٔ بعد -------- در نبود پوشش» سنگ در تماس مستقیم با آب قرار می‌گیرد. تغییرات فشار در آب داخل تونل» سبب ورود آب به داخل درزه‌ها (و خروج از آنها) می‌گردد که این امر در بلند مدت, سبب شسته شدن مواد ریزدانه و ناپایداری می‌گردد. در تونل‌هایی که پر و خالی می‌شوند (مانند تونل‌های کنترل سیلاب) بروز این پدیده بیشتر محتمل است. در تونل‌های بدون پوشش, به علت زبری زیادء عدد مانینگ بالا است و باید سطح مقطع بیشتری (در مقایسه با تونل پوشش شده) حفر شود. در تونل‌های پوشش نشده» باید سنگ در مقابل آب مقاوم بوده و بدون درزه‌ها و گسله‌هایی باشد که فشار آب در آزها افزایش یافته و خرابی ایحاد نماید. به موجب تجربیات انجام شده در استاندارد نروژء تراوش از مقطع بدون پوشش؛ باید بین ۰/۵ تا ۵ لیتر بر ثانیه در هر کیلومتر طول باشد. در تونل‌های بدون پوشش» طولی از تونل که از سنگ ضعیف عبور می‌کند. به صورت مقطعی آب‌بند می‌شوند» حصول اطمینان از عدم سقوط سنگ و همچنین جلوگیری از ورود آشغال به شیرخانه‌ها و بخش‌های حساس نیروگاه‌ها با تعبیه آشغال گیرها عملی می‌شود. در تونل‌های بدون پوشش, معمولاً کف تونل را با بتن مسلح یا بتن معمولی (با ضخامت ۱۰۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر) پوشش می‌کنند تا ترافیک و جریان آب ایجاد تخریب نکند. بتن‌پاشی رویه سنگ» ضمن حفاظت و آب‌بندی» ویژگی‌های هیدرولیکی تونل را بهبود می‌بخشد و همچنین از تخریب سنگ که ناشی از آثار فرسایش و تخریبی آب است جلوگیری می‌کند. در مورد سنگ‌های حساس به آبء بتن پاشیدنی را می‌توان به صورت یکپارچه (بدون درز) و مسلح به شبکه فولاد (یا الیاف فولادی) اجرا کرد. اینگونه تونل‌هاء مانند تونل‌های بدون پوشش, غالباً دارای کف بتنی می‌باشند. پوشش بتنی غیرمسلح, بخشی برای جلوگیری از قرار گرفتن سنگ در معرض آب و بخشی برای ایجاد مقطع هیدرولیکی صافء اجرا می‌شود. غالباً شفت‌هایی که از داخل تحت تأثیر فشار آب نباشند» پوشش بتنی می‌شوند. پوشش بتن در شرایطی که توده سنگ» قبل از بتن‌ریزی از نظر تنش‌ها در تعادل بوده و بعد از آن نیز تنش‌های وارده به آن یکنواخت و شعاعی باشدء قابل قبول می‌باشد. در این نوع پوشش, مقدار نفوذ از پوشش و از ترک‌های ریز حرارتی باید کم شود. در صورت وجود آب زیرزمینی با کیفیت خورنده, پوشش باید ناتراواتر باشد تا آب نافذ نتواند سبب خرابی سنگ شود. در زمین‌های خاکی و سنگ‌هایی که در هم فشرده می‌شوند و تنش‌های غیریکنواخت ایجاد می‌کنندء نباید از پوشش‌های بتنی غیرمسلح استفاده گردد. در پوشش بتن مسلحء با یک لایه میلگرد. معمولاً آرماتور در نزدیک رویه داخلی تعبیه می‌شود که به این ترتیب با تنش‌های کششی و فشاری مقابله می‌کند. این لایه آرماتور» در تغییر شکل‌هایی تا حد ۰/۵ درصدء بدون آسیب می‌ماند. زمانی که فشار داخل تونل زیاد بوده یا توده سنگ فشار اعمال کند.ء و یا پوشش باید در برابر جابه‌جایی غیریکنواخت احتمالی زمین مقاوم باشد و همچنین در مواردی که به هر علتی در توده سنگ» بارهای غیریکنواخت ایجاد شودء بیش از یک لایه آرماتور به کار می‌رود. به عنوان مثال, در شفت‌ها نیروهای وارده از سطح زمین در هنگام اجراء بارهای غیریکنواخت ایجاد می‌کنند و به همین دلیل, در بخش‌های فوقانی شفت‌هاء بتن با دو لایه میلگرد مسلح می‌شود. در تونل‌هایی که با تی.بی.ام اجرا می‌شوند. غالباً از اه -------- صفحهٔ بعد -------- استفاده از لوله‌هاء غالباً در تونل‌های با قطر کم متداول است. پس از حفر تونل و نصب حفاظ‌های موقتء لوله‌های بتنی یا فولادی که قطر کوچک‌تری دارند» به جای پوشش تعبیه می‌شوند. پشت لوله با بتن کم سیمان پر می‌شود (در بیشتر موارد لوله‌ها بتنی هستند اما در فشارهای داخلی بالاء از لوله‌های فولادی استفاده می‌گردد). در مواردی» لوله‌های پلاستیک» پلاستیک مسلح با الیاف و حتی سفال نیز به کار می‌رود. در صورتی که فشار داخل تونل از فشار زمین اطراف و آب زیرزمینی بیشتر باشد» برای جلوگیری از پدیده هیدروجک» پوشش فولادی به کار می‌رود. تأثیر مورد انتظار از پوشش‌های فولادی در تونل‌های زیر فشار» محدود کردن سطح حفاری است؛ در صورتی که این عمل به خوبی انجام نشودء در درزه‌ها یا لایه‌بندی‌های مجاور حفاری» آب نشت کرده» با افزایش فشار آب در داخل تونل, فشاری زیادتر از تنش‌های وارده در حالت طبیعی پیدا می‌کنند و بنابراین گشودگی درزه‌ها به میزان قابل توجهی بیشتر شده و آبگذری پیدا می‌کند و به این ترتیب» فرار آب از تونل بیشتر می‌شود. به عنوان یک اصل کلیء وزن توده از سقف حفاری تا سطح زمین باید بیشتر از فشار داخلی تونل باشد. این شرط در مواردی که تونل در دره قرار دارد و سنگ ضخامت کافی نداردء برآورده نخواهد شد. برای رسیدن به نتایج صحیح» آزمایش‌های توده سنگ از جمله آزمایش بارگذاری سنگ (جکینگ ) لازم است. ۴-۷ تراوش آب از پوششس» زهکشی دانم و موقت علی‌رغم محدود کردن حفاری, در توده‌های سنگ نفودذپذیر تراوش و مبادله آب همچنان امکان دارد و مقدار آن در صورت وجود ناپیوستگی‌های قابل شستگی» در طول زمان رو به افزایش می‌باشد. تونل‌های ساخته شده با پوشش بتنی در زمین‌های گچی, آهک‌های نفوذپذیر و درزه‌های پر شده با کالسیت متخلخل و متورق» سبب ایجاد حفره‌هایی می‌شود که می‌تواند شکستگی به دنبال داشته باشد. معمولاً محاسبه پوشش تونل برای تحمل فشار آب موجود در توده سنگ» تعیین کننده نیست. در طول دوره اجراء فشار آب در تونل تفاوت چندانی با فشار آب در داخل سنگ ندارد و بده آن نیز قابل توجه نیست. با این توضیح» هنگام اجرا و نگهداری, تونل باید زهکشی شده و فشار آب توده سنگ و زمین با پیش‌بینی زهکشی کاهش یافته یا حذف گردد. زهکشی پشت پوشش, با نصب لوله‌های زهکشی در سنگ یا با اجرای لایه‌های فیلتر در خارج از پوشش که به لوله‌های زهکشی تخلیه می‌گردند تأمین می‌شود. در عمل, نگهداری لایه‌های فیلتر و زهکش‌های سنگ دشوار است. هنگام طرح زهکش‌های جمع کننده» باید به نیازهای دوره بهره‌برداری و لزوم شستن آنها توجه شود. در مواردی که آب زیرزمینی جریان زیادی داشته باشدء (به طوری که نتوان آن را تخلیه کرد)» لزوماً باید با عملیات تزریق» حجم ورودی را محدود کرد. در محاسبه پوشش» باید بار بخشی از فشار آب توسط پوشش تحمل شود. با تأمین زهکش مناسبء فشار آب مور بر پوشش را می‌توان تا حد ۲۵ درصد فشار آب موجود در توده سنگ و یا معادل ستون آب با ارتفاع معادل سه برابر قطر تونل» کاهش داد. طبعاً برای | - 8 ۶۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵-۷ اصول کلی در باره عملکرد متقابل سنگ و پوشسش محاسبات مربوط به پوشش‌های دائمی تونل‌ها و شفت‌ها با دستورالعمل‌های عمومی طراحی سازه‌ای معمولی متفاوت است. بنابراین در این محاسبات, علاوه بر ضوابط عمومی سازه‌های آبی» ضوابط مندرج در این بخش باید رعایت شود. مهم‌ترین عامل در محاسبه پوشش تونل» توده سنگ است که پس از حفاری مقطع» توزیع مجدد تنش در آن صورت می‌گیرد. پوشش انجام شده» پس از رسیدن به پایداری (اعم از اینکه از حفاظ موقت استفاده شده یا نشده باشد)» غالباً تتنش‌های ناشی از وزن خود را تحمل می‌کند. از طرف دیگرء پوشش انحام شده» در تونل‌هایی که در سنگ الاستیک حفاری شده‌اند. هنگامی که سنگ ۷۰ درصد از تغییر شکل‌های خود را انجام داده» پوشش نهایی تنها تنش‌های ناشی از ۳۰ درصد باقی‌مانده را تحمل خواهد نمود. در صورتی که مدول یا تنش‌های سنگ برجاء غیرهمسان باشدء پوشش تغییر شکل پیدا خواهد کرد و با رها شدن سنگ» پوشش تغییر شکل خواهد نمود» در صورتی که پوشش به سنگ فشار آوردء بار سنگ افزایش پیدا خواهد کرد. ضرایب ایمنی برابر است با نسبت بارهای موجد شکست به بار طراحی (به عبارت دیگر برابر نسبت ظرفیت بر بار و یا نسبت مقاومت بر تنش). بار سنگ طاق تونل که توسط حفاظت‌ها تحمل می‌شودء به اندرکنش سنگ و حفاظ بستگی دارد. با ساختن حفاظهای قابل انعطاف, معمولاً از افزایش تنش در عناصر حفاظ جلوگیری می‌گردد. در مورد پوشش تونل» معمولاً می‌توان ضریب ایمنی پوشش را به میزان نسبت تنش‌های موجد شکست و تنش‌های واقعی ایجاد شده دانست. شکست در پوشش بتنی شامل گسیختگی» نفوذ بیش از حد آب و خورندگی پیش رونده می‌باشد. در بتن مسلح» شکست فشاری جزو مودهای شکست به حساب می‌آید. ترک‌های کششی در بتن» موجب عملکرد غیر قابل قبول در پوشش نیست. ۱-۱-۵-۷ نرک در پونسشس توئل و سفت در صورتی که پوشش,» تحت اثر بار غیر یکنواخت قرار گیرد» کشش در لایه خارجی و فشار موضعی در ضلع داخلی ایجاد خواهد شد. اگر لنگر زیاد باشد» پس از غلبه بر تنش‌های فشاری» تنش کششی ایجاد می‌نماید. در صورتی که تحت اثر بار غیر یکنواخت» پوشش برای حرکت آزاد باشد ترک‌های کششی می‌توانند موجب ایجاد شکست شوند. بارهای سنگ به طور تیپ بارهای ماندگار نیستند» هرچه پوشش بتنی در برابر بار تغییر شکل دهد. از شدت بار کاسته می‌شود و به همین در جهت سنگ‌هایی که تحت اثر تنش‌های بالا هستند.ء بار سنگ روی بتن کمتر بوده و در تنش‌های کم سبب افزایش بار می‌گردد. و در پوشش انعطاف‌پذیرء باعث تأخیر در شکستن پوشش می‌شود. ترک‌های کششی سبب افزایش خاصیت انعطاف شده و در نتیجه» بارگذاری پوشش به حالت یکنواخت نزدیک‌تر می‌گردد. ترک‌های کششی در تمامی ضخامت پوشش بتن ادامه ندارند زیرا بارهای وارد بر پوشش شعاعی بوده و برآیند آنها به صورت نیروی محوری فشاری ظاهر می‌شود. در صورت ایجاد ترک‌های کششی در رویه داخلی پوشش,» ضخامت موّنر پوشش کمتر شده و این امر سبب افزایش تنش فشار در بخش بیرونی و محدود کردن ترک‌ها می‌گردد. تنش‌های کششی سبب ایجاد بلوک‌های لق نمی‌شود. در مواردی ترک‌هایی که به موجب محاسبات باید در رویه خارجی بتن ایجاد شوندء مجازی هستند زیرا ۶۴ -------- صفحهٔ بعد -------- در عمل» سنگ اطراف پوشش اساسا و به صورت تیپ در فشار است و چسبندگی بتن و سنگ. مانع از باز شدن ترک در بتن می‌گردد. به این ترتیب» این ترک‌های کششی تأثیر و پیامدی بر پایداری پوشش ندارد زیرا ترک‌ها تا زمانی که پوشش حتی در بخش فشاری هم بشکند» موجد شکست نخواهد شد. شرایط بالا مربوط به تونل‌های با مقطع دایره است. حفره‌های غیر دایره (مثل نعل اسبی)» وضع بحرانی‌تری دارند و ترک‌های کششی در ایجاد شکست در پوشش, باید مورد توجه باشند خصوصاً اگر بارگذاری شرایط ماندگار" داشته باشند. ۲-۱-۵-۷ بارهای مداوم (ماندگا) به بارهایی گفته می‌شود که متأثر از جابه‌جایی در سنگ اطراف نیستند. تیپ متداول از این نوعء بار هیدرواستاتیک موجود در سازند است. این بار» یکنواخت بوده و تحمل آن برای شکل دایره» ساده است. از جمله موارد دیگرء بارهای ناشی از باد کردن (تورم)» نشست سنگ و جابه‌جایی ناشی از این عوامل است. بارهای اخیرء یکنواخت نبوده و می‌تواند سبب مچالگی و شکست ۶-۷ حالت‌های حدی طراحی و ضرایب بار برای طراحی در طراحی تونل‌هاء استانداردهای مختلف, بسته به مفروضات محیطی, ضرایب مختلفی برای بار قائل می‌شوند. در این مجموعه؛ استفاده از ضوابط عمومی سازه‌های آبی بتنی یا ۱۱۱۰-۲-۲۱۰۴ 1۸ و سایر ضوابط معتبر توصیه می‌شود. استفاده از استانداردهای معتبر دیگرء با رعایت مفروضات محیطی, مجاز می‌باشد. ضرایب بار در جدول ۱-۷ آمده است. این ضرایب برای محاسبه پوشش بوده و در صورتی که شرایط ویژه بر طراحی حاکم باشند.ء باید از ضرایب ایمنی متفاوتی استفاده نمود (تر کیب ۱-۶-۷ تحلیل و طراحی ۱-۱-۶-۷ پونسشض بتی دائم پوشش بتنی تونل‌هاء شفت‌ها و سایر سازه‌های زیرزمینی, با توجه به عملکردهای مورد انتظارء برای آب‌بندی» صاف بودن (از عملکرد توأُم با سنگ اطراف و رژیم هیدرولوژیکی در سنگ و اقتصاد اجرا باشد. ۳-۱-۶-۷ خضخامت پوئسشس بتنی و پونسس مورد نیاز روی میلکرد ضخامت پوشش بتنی تونل‌ها و شفت‌ها راء ملاحظات اجرایی عملی تعیین می‌کند (تا محاسبات سازه‌ای). در مورد تونل‌های عمیق که تحت اثر بارهای هیدرواستاتیک خارجی زیاد قرار دارند و یا برای تونل‌هایی که تحت اثر بارهای غیر یکنواخت و | - ۳۵110۷۷۱۲۵ ]05 ۶۵ -------- صفحهٔ بعد -------- عوامل تغییر شکا موضعی شدید قرار دارند.ء در تعییر ضخامت پوشش. ملاحظات سازه‌ای تعیید کننده هستند. اگر اجرای بتن با روش شمشه یا مشابه باشد»ء ضخامت حداقل آن حدود ۲۳۰ میلی‌متر خواهد بود. در سایر موارد ضخامت پوشش ۳۰۰ میلی‌متر [ ۰ ۰ ۰ .۰ رس جدول ۱-۷- موارد طراحی و ضرایب بار برای ترکیب‌های مختلف بارگذاری تونل‌های آبی را ار را اک کت لد کت اک ضخامت پوشش بتنی روی آرماتور در تونل‌ها و سازه‌های زیرزمینی در طرف زمین» حداقل ۷۵ میلی‌متر می‌باشد. عدد بالا بیش از آن است که عملا در اجرا قائل می‌شوند.ء زیر در تعییر آن. احتمال بد کار گذاشتن آرماتورء اثر سایش بتن و خورندگی و تأثیر طولانی‌مدت آب در نظر گرفته شده است. در تونل‌ها و سایر سازه‌های زیرزمینی که در معرض خورندگی یا شرایط فرسایش باشدء پوشش روی آرماتور باید بیشتر باشد. ۲-۱-۷ طرحاختلاط تشن مه ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ 1 ۰ ۷ ۰ ک ۰.۰ + طرح اختلاط برای سازه‌های زیرزمینی در ضوابط عمومی طراحی سازه‌های آبی بتنی تشریح گردیده است. ویزژگی‌های عملی و در تونل‌های ابی هنگام بهره‌برداری وجود ندارد. ۷- نشریه شماره ۲۲۹- الف دفتر استانداردها و معیارهای فنی تأثیر فشار هیدرواستاتیک خالص داخلی بر پوشش بتنی را می‌توان با توجه به مفاد تحلیل ناپیوستگی‌ها کاهش داد. ۶۶ -------- صفحهٔ بعد -------- در اغلب مواردء در سازه‌های زیرزمینی» مقاومت ۲۸ روزه بتنی ۲۰ مگاپاسکال و نسبت آب به سیمان کمتر از ۰/۴۵ است. مقاومت‌های بالاتر تا ۳۵ مگاپاسکال برای کاهش ضخامت بتن» دوام بیشترء مقاومت در برابر سایش و یا رسیدن به مدول بالاتر به کار می‌رود. در پوشش‌های بتنی» مقاومت بتن می‌تواند ۴۲ مگاپاسکال یا بیشتر باشد. بتن پوشش غالبا در طی روز ریخته شده» در طول شب خود را می‌گیرد و سپس قالب برای بتن‌ریزی بعدی برداشته می‌شود. غالباً لازم است که ۱۳ ساعت پس از برداشتن قالب» بتن مقاومت کافی کسب کند.ء مقاومت مورد نیاز بتن پس از ۱۲ ساعت متغیر بوده و به بارهایی بستگی دارد که بعد از برداشتن قالب به بتن وارد می‌شود. غالباً فاصله محل ساخت بتن تا قالب زیاد است که تا این فاصله بتن حمل شده و سپس داخل قالب پمپ می‌شود. طرح اختلاط باید طوری باشد که بتن قابلیت پمپ شدن داشته باشد. اسلامپ بتن بین ۱۰۰ تا ۰ میلی‌متر (۹۰ دقیقه پس از اختلاط) می‌باشد. قبل از ریختن بتن در قالب» استفاده از مواد افزودنی متداول است. غالباً دوام و کارآیی بتن» در جهت مقابل هم بوده و طرح‌های اختلاط آنها نیز با هم متضاد می‌باشد. در آزمایش اختلاط‌های آزمایشی» باید مقاومت ۱۲ ساعته نیز برای تعیین زمان برداشتن قالب تعیین شود. بسته به برنامه عملیات طرح, اختلاط بتن باید مورد بازبینی قرار گیرد. ۴-۱-۶-۷ فولاد حرارنی علاوه بر مندرجات مربوط به فولاد حرارتی در ضوابط و معیارهای ملی» موارد زیر باید مراعات شود: کرنش کششی ناشی از گیرش و انقباض در بتن» در حد ۰/۰۵ درصد است. کرنش‌های کششی دیگر از جمله اثرات هوا ( کاربونیزاسیون و پدیده‌های دیگر) و تغییرات دما افزون بر عدد بالا می‌باشند. این اثرات جزو پدیده‌های بلند مدت بوده و اثرات آن در تونل‌های انتقال ناچیز است. در صورتی که ترک‌های انقباض کنترل شوندء ترک‌هایی به صورت پراکنده در چند نقطه ملاحظه خواهد شد که توسعه آنها با عوارضی از جمله افزایش ضخامت بتن در نقاط با سنگ‌بری زیاد و با قاب‌های فولادی محدود خواهد گردید. پوشش بتنی روی سطح زبر سنگ یا بتن پاشیدنی و یا عناصر حفاظت موقت اجرا می‌شود. به این ترتیب, اتصال آن با سنگ محکم بوده و پیش‌بینی درزه‌های انبساط در امتداد طول تونل» تأثیر زیادی ندارند. در پوشش بتنی» درز انبساط منظور نمی‌شود و آرماتور در محل درزهای اجرایی ممتد خواهد بود. برای کنترل ترک در پوشش‌های بتنی» از ترکیبات زنجیره‌ای پلی‌پروپیلن یا الیاف فولادی نیز استفاده می‌شود؛ تجربه عملی استفاده از این عناصر در حال حاضر محدود است. فولاد مورد نیاز برای جلوگیری از انقباض, در بتن پوشش ۰/۲۸ درصد سطح مقطع بتن است. در مواردی که بتن در شرایط خورندگی باشد» سطح مقطع فولاد تا ۰/۴ درصد سطح مقطع بتن در نظر گرفته می‌شود. از آنجا که ضخامت تئوریک به اضافه نصف ضخامت حفاری اضافی در نظر گرفته می‌شود. به طور کلی, عملکرد آب و سنگ با توجه به میزان نفوذپذیری سنگ و نسبت آن به نفوذپذیری پوشش بتن باید ارزیابی شود. در صورتی که اثرات آب زیرزمینی تعیین کننده باشد.ء در تحلیل‌ها باید اثر آب را وارد نمود. ۶۷ -------- صفحهٔ بعد -------- هنگام اجرای پوشش بتن» غالباً سنگ پایدار شده است و بتن منحصراً باید فشار یا بار آب داخلی یا خارجی را تحمل کند؛ به هر حال گاهی لازم می‌شود برای اینکه ترک در بتن به حداقل برسد.ء پوشش بتن مسلح برای مقاومت در برابر لنگرهای خمش محیطی محاسبه شود. توصیه‌های مندرج در جدول ۲-۷ کلیات بارگذاری پوشش بتن را نشان می‌دهد. عوامل ایجاد خمش در پوشش را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد: - نصب حفاظ‌های بدون تقارن و توده سنگ ضخیم با مدول بسیار کمتر از توده سنگ محیط بر مغار یا وجود حفره‌هایی در پشت بتن» می‌تواند از عوامل ایجاد لنگر خمشی در پوشش باشد. - قطعه سنگ‌های لق شده هنگام اجرا و یا فشار آب محبوس در حفره‌های پشت پوشش, بارهای غیرمتقارن وارد می‌کنند. - تغییر شکل‌های موضعی نأشی از تورم یا در هم فشرده شدن سنگ از جمله عوامل مورد بحث هستند. - بارهای اجرایی از جمله فشارهای ناشی از تزریق‌های با فشارهای متفاوت می‌توانند جزو عوامل مورد نظر باشند. ممکن است در مناطق برشی و یا بخش‌هایی که سنگ ویژگی‌های ضعیفی دارد» میلگردهای خمشی لازم شود. محاسبات پوشش‌های بتنی برای خمش» در محیط‌های مختلفی صورت می‌گیرد که مهم‌ترین آنها را می‌توان به ترتیب زیر خلاصه کرد: - حلقهٌ برجای آزاده تحت اثر بارهای عمودی و افقی (بدون اندرکنش زمین)» - مکانیسم پیوستگی» روش‌های حل بسته. - حلقه بارگذاری شده با تکیه‌گاه‌های شبیه‌سازی شده فنری (در بسیاری کدهای این روش آمده است)» و - مکانیسم پیوستگی» روش‌های حل عددی. طراح» بسته به شرایط و شکل و ابعاد تونل و دقت مورد نیازء از یکی از روش‌های بالا استفاده می‌کند. ۱-۷-۷ پوسس بتی برای مفابله با فشار هیدرواستانیکی وارده از خارج در نبود زهکش در پشت پوشش بتنی» عملاً تمام فشار آب موجود در سازند سخت از بیرون» روی پوشش بتنی اعمال خواهد شد. اگر فشار آب داخل تونل بیشتر از فشار آب خارجی باشد.ء فشار آب خارجی برابر فشار آب داخل تونلی در نظر گرفته می‌شود زیرا نفوذ آب از پوشش به پشت پوشش امکان افزایش فشار آب را ایجاد خواهد کرد. اگر ضخامت بتن کمتر از یک دهم شعاع تونل باشدء حداکثر تنش محیطی وارد بر بتن از رابطه زیر به دست می‌آید: 8 ع در این رابطه: ۳ > فشار آب وارد از خارج» 1 < شعاع تونل, و ۶۸ -------- صفحهٔ بعد -------- 5 ۱ . جدول ۲-۷- توصیه‌های کلی برای بار و لهیدگی در پوسس ۱ حداقل بار برای لهیدگی بارگذاری عمودی گسترده یکنواخت در عرض تونل» شدت بارء معادل ارتفاع سنگ معادل ۰/۳ ارتفاع تونل بار گسترده یکنواخت افقی» شدت بار برابر ۰/۶ ارتفاع تونل ۳- سنگ‌های در هم فشرده بار وارده ۱ تا ۲ برابر بلندی تونلء و بسته به اینکه تغییر شکل و رهایی فشار (قبل از پوشش بتن) تا چه حدی مجاز است. به عنوان یک روش جایگزین می‌توان از نتایج تحلیل‌های الاستوپلاستیک استفاده کرد. در این تحلیل شعاع پلاستیک از قطر تونل نباید بیشتر باشد. ۳۴- برای سه حالت بالا فشار جانبی برابر نصف بار عمودی اعمال شده و یا بار جانبی با توجه به مدول افقی تعیین می‌گردد. در صورتی که در اجرا از مواد ناریه استفاده شود. مقادیر ۲۰ درصد بیشتر انتخاب می‌گردند. ۵- سنگ‌های قابل تورم در شرایط اشباع مانند حالت ۲ ۷ تونل‌های با مقطع غیر دایره (نعل اسبی) بارهای قائم ۵۰ درصد بیشتر در نظر گرفته می‌شوند. ۸- بارهای غیریکنواخت تزریق و یا بارهای وارده از حفره‌های پشت پوشش‌های بتنی باید حداکثر فشار تزریق را بر سطحی برابر یک چهارم قطرء (حداکثر ۱/۵ متر) وارد کرد. در پوشش‌های بتنی نا زک انحراف از محیط دایره در جهت شعاع 0[] فرض می‌شود. مقدار 0[ در حد رواداری‌های اجرایی ار سس[ | ک] ی ۳ یل < پیت | ۶۹ -------- صفحهٔ بعد -------- اگر ضخامت بتن بیش از یک‌دهم شعاع تونل باشدء رابطه مناسب برای محاسبه حداکثر تنش فشاری محیطی در سطح داخلی: 2 8 ۵2 20 - .]۲ ی ۰ ۲ <* شعاع سطح خارجی» و * شعاع سطح داخلی. روش‌های بالاء روش‌های نظری بوده و در تحلیل‌های امروزی که با استفاده از روش‌های مبتنی بر اجزای محدود انجام ۳-۷-۷ فشا رآب داخل در مفاطع دایره‌ای در آنالیز و طراحی تونل‌های دایره‌ای» اندرکنش سنگ و سازه و همجنین کنترل نفوذ آب باید مورد توجه باشد. اندرکنش سنگ با بتن» در پوشش‌های نازک و بار شعاعی با استفاده از روابط ساده شده و غشاءهای نازک عملی است. اگر شعاع متوسط پوشش بتنی "2 فشار خارجی "۳۲ ضخامت ۲۲" و فشار داخلی "۳1" باشدء با فرض "۳۵" برای مدول یانگ و ".۷"برای ضریب 1 1 ز[0) < 7 جابه‌جایی نسبی در جهت شعاعی,» در شرایط کرنش ساده از رابطه زیر به دست می‌آید: 2 3 ۸۵۹ گ (30- 0 ۹-۵ رم لگ 3 ۸۵ _ ۳۲)۱+۷,( با ,۳ < ۳۲ 3 با مساوی قرار دادن دو معادله بالاء ,1 به دست می‌آید: ح 0 - رمک +م۲ا) ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- به این ترتیب» بار خالص وارد بر پوشش ۲ -:۰1» تنش محیطی (مماسی) در بتن» ,27 و جابه‌جایی نسبی پوشش با کرنش به ۲ 1 ۵ ۸۵ 4 ۸ شش | سس عم م۴ + با ۳۸ 3 در مورد پوشش‌های بتنی ضخیم» با استفاده از تئوری استوانه‌های با جدار ضخیمء معادلات دقیق‌تری می‌توان نوشت. بنابراین با توجه به عدم دقت برآورد مدول سنگ, نباید انتظار داشت که روش‌های محاسباتی, دقت‌هایی فراتر از مفروضات اولیه را به دست دهند. م8+0/080/ 33 +(7/1 -5)0- 5 ور رد 1 , ۸5 : ۳ حدود ۹ است. پهنای متوسط ترک ۷۳۵۵ و تعداد ترک‌ها از رابطه زیر به دست می‌آید: 0 م7 22 1 ۵ برای طول واحد تونل و ضخامت پوشش ؟ مقدار تراوش آب از تعداد 1 ترک» با توجه به غلظت دینامیکی آب از رابطه زیر 2 1 ۸1 1 ب۷ 0-27۵ نفوذ آب از پوشش بتن» حداقل با توجه به عوامل زیر مجاز و قابل قبول خواهد بود: * میزان تراوش و فرار آب از تونل باید از نظر حجم و بده مورد انتقال قابل پذیرش باشد. با توجه به موضوع طرح» باید نفوذ آب ایجاد مسئله نکند. به عنوان مثال, در نیروگاه‌های زیرزمینی» در پای دیوارهای دره‌ها و به خصوص به عنوان عامل کاهش سطح آب منطقه, نباید ایجاد مسئله نماید. * در سنگ‌هایی که استعداد خوردگی,» انحلال, تورم و سایر عوارض تخریبی وجود دارد., باید نفوذ آب و ترک خوردگی * تنش‌های ایجاد شده در سنگ می‌تواند سبب گشوده شدن ترک‌های هیدرولیکی شود که برای احتراز از آنء باید آرماتور کششی یا پوشش فولادی داخلی پیش‌بینی شود. ۷۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۷-۷ مکانیسم پیوسنگی» روئس بسته نشان داده شده است. مشابه این مفروضات را در طبیعت به سختی می‌توان پیدا کرد مگر اینکه بلافاصله بعد از حفر تونل یا شفت پوشش انجام شود و محال اینکه تنش‌های الاستیک به کرنش در حد تعادل برسد حاصل نگردد. تزها اهمیت این روش را می‌توان به عنوان آزمون حساسیت برای پارامترهای اصلی طراحی تلقی کرد. به طوری که ملاحظه می‌شود. لنگر حداکثرء با 0 ت۱6 ۳ در رابطه بالا ,تا < مدول الاستیسته سنگ» 1[ < شعاعء .۳ < مدول الاستیسیته بتن و آ < گشتاور مقطع می‌باشد. برای مقادیر زیاد (یا به عبارت دیگر برای مدول‌های بالای سنگ)» لنگر خمشی خیلی کم است در حالی که در جهت عکس فرض فوق» برای پوشش نسبتاا صلب» لنگر بیشتر است. اگر مدول توده سنگ صفر فرض شودء طبعاا سنگ در برابر حرکت ۶ -1) 06 0/25- ۱۷ خواهد شد. در صورتی که بار عمودی برابر بار افقی باشد (12,<1) لنگر صفر خواهد شد. به ازای 0-,۳۳ ( که مربوط به حالتی است که بار افقی صفر و تنها بار وارده بار عمود می‌باشد)» حداکثر لنگر اعمال می‌شود. به عنوان یک مثال ساده اگر قطر گشودگی (حفاری) حدود ۲ متر و ضخامت پوشش بتن حدود ۲۲ سانتی‌متر باشدء در صورتی که مدول توده سنگ را از 7 تا مدول بتن کاهش دهیم, لنگر خمشی تا ۷۳ درصد کاهش یافته به ۲۷ درصد حالت سنگ قوی‌تر خواهد رسید. به این ترتیب در اغلب مواردء لنگر خمشی وارده به پوشش تونل‌های سنگی نباید مقادیر زیادی داشته باشند. ۴-۷-۷ روئس‌ها ی اجزای محدود (/۲۳۱) برای محاسبه لنکرها و نیروها برتری این روش‌ها را می‌توان به صورت زیر خلاصه نمود: پوشش و سنگ می‌تواند ویژگی‌های سازه‌های متغیر و متفاوت داشته باشد. شکل‌ها می‌توانند نامنظم باشند. بارگذاری‌های مرحله‌ای ناشی از اجراء از قبیل پر کردن پشت بتن پوشش یا تزریق قابل تحلیل می‌باشد. در روش اجزای محدود. پوشش به اجزای یا ویزژگی و عملکرد تیر» تقسیم می‌شود. آندرکنش سنگ و پوشش, با نصب فنرهای ارتجاعی با راستای مماسی و شعاعی جایگزین می‌شود. سطح تماس پوشش و سنگ تاب کششی ندارد. بنابراین یا باید از اجزای مماسی و یا فنرهای بدون کشش ۷۲ -------- صفحهٔ بعد -------- استفاده شود. سختی فنرها بر حسب واحد نیرو بر تغییر شکل (ضریب واکنش تکیه‌گاهی) تعریف می‌شود که به ترتیب از روابط (0+۷/ 0ر5- 1 سکول با (۷ +1) ۳ در روابط بالا: 1 ,1 < سختی فنرهای شعاعی و مماسی؛ 0 <* مدول برشی» 0 > زاویه مرکزی عنصر تیر که جایگزین کمان دایره شده است (بر حسب رادیان)» و > طول عنصر پوششی در امتداد طولی تونل؛ در پوشش‌هایی با بلوک طولی» 0 برابر عرض هر بلوک است. بارها را روی گره‌ها وارد می‌کنند. باری که به این ترتیب آثر می‌کندء تمام بار سنگ توزیع شده روی گره‌ها و یا بخش‌هایی است که بارگذاری‌های مربوط به آنها در طراحی مورد نیاز است. بار مربوط به تزریق» بارهای خارجی ناشی از آب زیرزمینی» بارهای غیرمتقارن بلوک‌های سنگی (به صورت بار منفرد)» بارهای داخلی و کلیه بارهای دیگر اعمال می‌شوند. بارگذاری را می‌توان به صورت مرحله‌ای که نشان‌دهنده مراحل اجرایی باشد وارد کرد. شکل ۴-۷ تقسیم‌بندی پوشش یک تونل با دو جدار بتنی را نشان می‌دهد. پوشش اولیه بتن پیش‌ساخته" و پوشش نهایی بتن مسلح با غشای آب‌بند می‌باشد. دو جدار توسط عناصر صلب به همدیگر متصل می‌شوند که فقط نیروهای محوری را منتقل می‌نمایند. در تاج و کف مفصل و فصل مشترک دو پوشش» فنر فرض می‌شود. با تعریف این عناصر و ویژگی‌های مکانیکی مصالح, مدل به صورت دو بعدی حل می‌شود. طبعاً بارگذاری‌های مختلف به ترتیبی که قبلاً به آن اشاره شدء انجام می‌گیرد. ۵-۷-۷ روئس تحلیل بر مبنای پیوستگی,» راه حل عددی در فصل ششمء» در تحلیل با شرایط پیوستگی, گفته شد که با استفاده از این روش, شرایط تنشی در توده سنگ و سازه‌های تحمل کننده به دست می‌آید. از تنش‌های محوری و برشی برای محاسبه نیروها و لنگرهای خمش در عناصر تکیه‌گاهی استفاده می‌شود. لنگرها و نیروها از پارامترهایی هستند که مستقیماً از محاسبات کامپیوتری به دست می‌آیند و با استفاده از آنها می‌توان بتن و میلگرد لازم را حساب کرد. شکل ۵-۷ نمونه‌ای از نتایج محاسبات به صورت لنگر و نیروهای توزیع شده در پوشش یک تونل را برای دو نوع حفاری نشان می‌دهد. | 40 -------- صفحهٔ بعد -------- ۶-۷-۷ محاسبه مقطع بتن مسلح در برابر للگر خمش و نیروهای عمودی پس از محاسبه لنگر خمشی و نیروهای محوری (عمود بر مقطع) و یا پس از اینکه نیروهای موجب تغییر شکل موضعی ناشی از اندرکنش سنگ و بتن معلوم شدند. پوشش‌ها محاسبه می‌گردند. مقطع باید در مقابل اثر مضاعف لنگر خمشی و نیروهای عمودی مقاومت نماید. نقطه تعادل, با ملاحظه رابطه نیرو و لنگر در شکل ۶-۷ نشان داده شده است. معادللات عمومی برای مقاطع تیپ اثر نیروی عمودی و لنگر در استاندارد ۱۱۱۰-۲-۲۱۰۴- ]۳۸ ارائه شده است (همجنین در این زمینه می‌توان به "آبا" و ضوابط عمومی طراحی سازه‌های آبی بتنی مراجعه نمود در این صورت تجدیدنظر لازم در ضرایب بار مندرج در جدول شماره ۱-۷ ضروری است). برای هر مقطع با فولاد معین» یک منحنی واحد اندرکنش به‌دست آمده و برای مقادیر مختلف تسلیح گروه منحنی‌هایی ترسیم می‌شوند. معادلات را می‌توان در یک برگ محاسباتی کامپیوتر نوشت. سطح مقطعی مناسب است که برای ترکیب لنگر و نیرو در محدوده دیاگرام واقع می‌شود. روابط گفته شده در ۱۱۱۰-۲-۲۱۰۴- ۳:۸ برای مقطع پوشش بتنی یکنواخت با دو لایه آرماتور (رویه بیرونی و داخلی) به‌کار می‌رود. در مورد پوشش‌های با ضخامت‌های متفاوت. محاسبات پیچیده‌تر خواهند شد که با استفاده از روش‌های محاسبات مقاطع بتن مسلح به دست می‌آید. در مورد یک حلقه یکنواخت. رابطه کرنش و لنگر به صورت زیر است: ۳ اگر حلقه به صورت سازه یکنواخت قابل تعریف نباشدء در صورت کسر که نشان‌دهنده سختی حلقه است. باید اثرات غیریکنواختی یا وجود درزه‌ها را در نظر گرفت: 9۹ + زا < | در این رابطه : | لنگر سختی پوشش تونل, [ < لنگر سختی درزه» و <* تعداد درزه‌ها در حلقه پوشش (11<۴). البته محاسبات پیچیده‌تری را برای بررسی وجود درزه‌ها در پوشش می‌توان انجام داد. درزه‌های بدون پیچ‌سنگ. اثر بیشتری نسبت به مهارهای از پیش کشیده‌شده دارند. در صورتی که در محاسبات, لنگر برآورد شده خارج از منحنی پوش اندرکنش قرار گیرد طبعاً باید ضخامت پوشش افزایش یابد که این» سبب افزایش ممان اینرسی و سختی پوشش گردیده و لنگر بیشتری توسط پوشش جذب خواهد شد؛ موْنرتر آن است که سختی پوشش و به دنبال آن, لنگر وارد بر آنرا کاهش داد. این عمل را می‌توان با: - معرفی درزه‌ها و افزایش تعداد آنهاء و - استفاده از پوشش با ضخامت کمتر و یا با عناصر رها کننده تنش در چند نقطه که لنگرهای زیادی به آن نمی‌تواند وارد شود امکان‌پذیر نمود. ۷/۴ -------- صفحهٔ بعد -------- موارد دیگر محاسباتء بر اساس استاندارد 0181۱۰۴۵ (ساور ۱۹۹۰) انجام می‌شود. از استاندارد 101۳1۱۰۴۵ در تونل‌هایی که حفاری آنها با استفاده از روش ناتم انجام شده و حفاظت آن توسط بتن مسلح» بتن معمولی یا شاتکریت (بتن‌پاشی) است استفاده می‌گردد. در روش 010۱۰۴۵] نیروهای عملی وارد به مقطعء به ضریب اطمینان ضرب شده و نتیجه, با نیروهای مقطع در حالت مقاومت نهایی مقایسه می‌شوند. منحنی‌های مقادیر نیروی عمودی ۱ و لنگر خمشی ۸1 در تمام ترکیب‌ها در مقابل نیروهای مجاز مقطع قرار داده می‌شود. و منحنی طوری ترسیم می‌گردد که در محور طولی نیروی عمود بر مقطع و لنگر خمشی در محور عمودی باشد. نیروهای نهایی که از شرایط مقاومت نهایی به دست می‌آید. پس از بخش شدن به ضریب اطمینان (5۳)» به صورت نمودار ترسیم می‌شوند. به این ترتیب» منحنی ظرفیت واقعی حد که شامل ترکیب لنگرها (۱1) و نیروهای عمودی (۱) می‌باشد به دست می‌آید. شرایط و ترکیب نیروهایی که خارج از این منحنی باشندء فاقد ایمنی می‌باشند. برای محاسبه مشروح می‌توان به مأخذ زیر مراجعه نمود. از این روش در پوشش‌های متعددی از جمله متروواشنگتن و تونل شماره ۲ و بخشی از تونل )77 دالاس استفاده شده است . ۸-۷ اثر زمین‌لرزه سازه‌های زیرزمینی در برابر زمین‌لرزه حساسیت کمتری دارند. در زمین‌لرزه‌های شدید. گاه گذرگاه‌های زیرزمینی نقش پناهگاه و عمدتاً خطوط کمک‌رسان اصلی را داشته‌اند. لازم به یادآوری است که علی‌رغم این واقعیت. سازه‌های زیرزمینی که شرایط نامتناسب دارند در زمین‌لرزه آسیب خواهند دید. در غالب مواردء آسیب‌پذیری یک سازه خاص قابل ارزیابی بوده و در طراحی کوشش بر این است که زمین‌لرزه مور نبوده یا اثر آن به حداقل برسد. به عنوان یک مورد "وانگ *" (۱۹۸۵) آسیب‌پذیری سازه‌های زیرزمینی در زمین‌لرزه تانگ -شان" در سال ۱۹۷۶ را به صورت مندرج در پیوست شماره ۶ تشریح کرده است. ۱-۸-۷ نأتی رلرزه در تونل‌ها و سفت‌ها امواج گذرای زمین‌لرزه» امواج تغییر شکل هستند که یا اثر فشاری (امواج ۳) یا برشی (5) دارند. اثر زمین‌لرزه بر تونل یا شفت در راستای طولی به صورت فشار یا کشش و در جهات عرضی, تمایل به ایجاد انحنای افقی یا قائم و یا بیضی نمودن مقطع دایره و یا در حالت غالب تر کیبی از تمامی آزها دارند. اثر حرکت طولی یا عرضی زمین‌لرزه بر تونل را می‌توان به آثر نیروی محوری لنگر وارد بر یک تیر تشبیه نمود. تنش‌های حاصله تابع تنش‌های موجود است که تنش‌های دینامیکی با آنها ترکیب می‌شود. تمایل به بیضی کردن مقطعء ناشی از اثر امواج برشی است که عمود بر راستای تونل یا شفت اثر می‌کنند. وقتی مقطع در راستای یک قطر افزایش پیدا می‌کند» در جهت قطر عمود بر آن از قطر کاسته خواهد شد. تنش‌های حداکثر و حداقل در چهار نقطه مقطع اثر می‌نمایند. تنش‌های کششی ۸ ۷/۸ 110۳000۵ .05000 0۳ بالم ۷ 6 کین کعس اهنا وهی عصاهنا عصننا امس ۳و م0 - ۱ 2-8 706-0 - 3 ۷۵ -------- صفحهٔ بعد -------- زمانی ایجاد می‌شوند که تنش‌های مماسی اولیه (اغلب از نوع فشاری) کمیت اندک داشته باشند. تنش‌های گذرای مورد اشاره را می‌توان به‌صورت شبه استاتیکی با تنش‌های موجود ترکیب نمود. طول موج زمین‌لرزه» غالباً از طول سازه زیرزمینی بیشتر است. با توجه به بالاتر بودن قابل توجه فرکانس تشدیدی تونل یا گشودگی از فرکانس تیپ محدوده امواج زمین‌لرزه» تشدید دینامیکی ناشی از زمین‌لرزه خیلی ضعیف است. نتایج بررسی‌ها به این توصیه منجر می‌شود که میزان تشدید دینامیکی تنش در گشودگی تونل‌ها به میزان ۱۰ تا ۱۵ درصد بیشتر از اثر استاتیکی در نظر گرفته شود. در واقع بر خلاف سازه‌های روی زمین که فرکانس طبیعی سازه در محدوده فرکانس امواج زمین‌لرزه است و تشدیدهای قابل ملاحظه دینامیکی ملاحظه می‌شود. در سازه‌های زیرزمینی چنین اتفاقی روی نخواهد داد. بتن پاشیدنی و مهارهای بدون تنش نیزء مشابه همین حالت وجود داردء منتهی در مهارهاء اندک کششی ایحاد می‌شود که یک قوس فشاری در اطراف تولید می‌گردد. بوده و به شکست منجر نمی‌گردند. در روش‌های محاسبه ساده شده» آندر کنش سنگ (زمین) و سازه لحاظ نمی‌شود و محاسبات حاشیه ایمنی بالاتری دارد. در زمین‌های خیلی نرم» برای اجتناب از ضخامت بیش از حد پوشش, باید موارد بالا مورد توجه قرار گیرند. ۷۶ -------- صفحهٔ بعد -------- پوشش تونل حفر شده در محیط الاستیک. محیط پیوسته کرنش خطی, فشارهای الاستیک شعاعی برابر تنش‌های محیط یا بخشی از آن شامل چسبندگی در راستای مماسی بین پوشش و زمین» زمین در برابر چرخش یا فشردگی می‌تواند مقاوم یا غیرمقاوم باشد 1 رس ام (م1+۷)(م1+۷) + 4)/ 8۶( -1) ری +- ۷ چا ,4۷ چابت ‏ (م2)1-۷ ی المع / 8 ریاس )رو (ی8/)2-1(یا +1) ۸-0 ( ام +اوتا (م3-4۷12)1+۷) )1-2۷1+۷( ۸ فا رت رک رد سر رس که سم (,34۷)(م1+۷) 717۳ 3 ۷ رگا +1) پعت : ) ۷ 7 شکل ۳-۷- پوشش تونل‌های حفر شده در محیط الاستیک. مدل پیوسته -------- صفحهٔ بعد -------- لف: حفاری بدون زهکش ۱ هدنگ 11| مزلهذ-دم‌نج 19 نیروی عمودی لنگر مقادیر حداکثر هنلمن-وم ۴ 23 وزلوون7 093 ! لنگر نیروی برشی ۱ هزلدم‌ن 0.70 نیروی برشی لنگرء نیروی عمودی و برش‌ها در پوشش شکل ۴-۷- شسبیه‌سازی پوششس دوجدار برای ن نت "ی مس 70 ۱ : [ ه( چا اه ۵ 9 لواجل ]که ۵ 0 7 ۵ م9۱۱۵ 0۸۵0۵ مگ هگ | .ی پین ۹ج کرت 0 روا توجه: نشیدتد8۴ فنرهای مماسی نشان داده نشدد < گروه ۰ مفصل‌ها ‎٩ مدل یر -فتر عناصر صلب 5 ّ فنرهای شماعی(تیپ) ّ فنرهای مماسی (تیپ) پوشش بتنی نهائی جزئیات | شکل۵-۷- لنگرها و نیروهای مور به پوشش در شکل قبل ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ 4 حداکثر نیروی عمود بر مقطع ۳ 0) ۸/. نقطه تعادل 0۳۵۵ 111 ۷ 0( رز شکل ۶-۷- منحنی توان اندرکنش ۷۹ ۳ ۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - ابزارگذاری و رفتار سنجی ۱-۸ کلیات در بسیاری از قراردادهاء ابزارگذاری و رفتارسنجی جزو ملاحظات قراردادی است. مبانی عمده این موضوع در دستورالعمل‌های ۰- ۲- ۳۸۱۱۱۰ آمده است. از جمله اهداف نصب ابزار» می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: ۱-۱-۸ در صورت نصب حفاظهاء بررسی رفتار نشان‌دهنده تکافوی عملی حفاظت یا نیاز به حفاظت بیشتر می‌باشد. ۲-۱-۸ از ابزار نصب شدهء هنگام اجرا (ترجیحاً در مناطق آزمایشی) روش‌های اجرا بهینه می‌شود. ۳-۱-۸ در روش‌های حفاری ناتم» بررسی جابه‌جایی‌ها و بارها از جمله موارد قابل بررسی است. در بررسی حفاظ‌هاء رفتارسنجی به عنوان یک پارامتر ایمنی است. ضمن این که هشدارهای لازم را برای خطر شکست اعلام می‌کند. در مواردی» لزوم اجرای پوشش پس از بررسی نتایج رفتارنگاری معین می‌گردد. از ابزار برای مناسب بودن طرح با شرایط زیست‌محیطی (از جمله مصارف آب زیرزمینی و نوسان آن)» نشست زمین» ارتعاش‌های حاصله و غیره نیز استفاده می‌گردد. ۴-۱-۸ در گالری‌ها و شفت‌های آزمایشی که برای گردآوری اطلاعات برای حفاری‌های اصلی ایجاد می‌شود؛ ابزارهای خاص نصب می‌گردد. نتایج و اطلاعات حاصل باید در زمان مناسب گردآوری و تفسیر شوند. در مورد حفاری با تی.بی.ام در سنگ‌های مناسب, رفتارسنجی لزومی ندارد. مغارهای بزرگ که نزدیک سطح زمین هستند بیشترین نیاز را به رفتارسنجی دارند. اهداف ایمنی مورد نیاز از ابزار را قبلاً در موارد ایمنی بیان نموده‌ایم. ۲-۸ _طرح و برنامه‌ریزی رفتارسنجی نصب ابزار و رفتارسنجی, با برنامه‌ریزی و تعیین اهداف آغازء و به استفاده از نتایج گرداوری شده ختم می‌گردد. تیم» شامل طراح تونل و شفتء و کارکنان متخصص ابزار می‌باشد. برنامه‌ریزی نصب ابزار و نقاط نظر حاکم بر آن در جدول ۱-۸ مندرج است. ۱-۳-۸ تعیین تسرایط پروژه مسئولیت طراحی برنامه رفتارنگاری - رفتارسنجی را باید مهندس طراح یا زمین‌شناسی که با محاسبات و طراحی پروژه آشنایی دارد به عهده داشته باشد. هنگام طراحی ابزارهای لازم باید شکل و آرایش تونل یا محورء لایه‌بندی سازندها در عمق و ویژگی‌های مهندسی آنها به عنوان شرایط پروژه مورد توجه باشند. وجود سازه‌های مجاور آب زیرزمینی» شرایط محیطی و روش‌های اجرایی از جمله عوامل مهم در این بخش به‌حساب می‌آید. ۳-۳-۸ ابزار مورد نیاز قبل از برنامه‌ریزی ابزارگذاری» باید مفروضات و پیش‌فرض‌هایی که برای ملاحظه رفتارهای خاص مناسب می‌باشند» بررسی شوند. بر اساس نتایج این ملاحظات, تصمیم نهایی اتخاذ خواهد شد. به عنوان مثال اگر هدفء ملاحظات ایمنی استء باید مکانیسم‌هایی که موجب ایجاد شکست در پوشش‌ها و حفاظ‌ها می‌شوند به عنوان پیش‌فرض در نظر گرفته شده و متناسب با آنهاء ابزارهای مناسب طراحی شوند. ۸۰ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول ۱-۸- نکاتی که در برنامه‌ریزی ابزارگذاری موفق مورد توجه است تعیین شرایط پروژه تعیین اهداف رفتارسنجی و سوْالاتی که باید به آزها پاسخ داده شود پیش‌بینی‌های کمی و دامنه کار ابزار و پیش‌بینی‌های لازم برای هر رفتار پیش‌بینی‌های لازم برای مرمت ابزار و راه‌کارهای عملی تعیین وظائف و مسئولیت‌ها برای تمام مراحل انتخاب ابزار و محل‌های نصب آنها برنامه ثبت داده‌هایی که در تصمیم‌گیری‌ها موّثر هستند تعیین روش‌هایی که صحت قرائت‌ها و داده‌ها را تضمین کند تهیه گزارش‌های مربوط به رفتارنگاری برنامه‌ریزی برای کالیبره کردن در زمان‌های معین و نگهداری ابزار برنامه‌ریزی جمع‌آوری داده‌هاء و مدیریت و راهبری آنها ۳-۳-۸ تعیین اهداف رفنارسنجی و پاسخ به سوالات لازم هیچ ابزاری بدون اینکه ثابت شود.ء در راستای هدف خاصی که سودمند است. نصب نمی‌شود. همچنین در صورتی که سوّال و اپهامی وجود نداشته باشدء نصب ابزار لازم نیست. به این ترتیب» پیش از پرداختن به روش‌های اندازه‌گیری» باید فهرستی از سوّالاتی که به نظر می‌رسد هنگام اجرا مطرح می‌شوندء تنظیم گردد. ۳-۳-۸ انتخاب پارامترهای ی که باید ثبت تسوند در جدول ۲-۸ پارامترها و پدیده‌هایی که باید رفتار آنها ثبت شوند آمده است. در هر مورد خاص» باید عاملی که رفتار آن بیشتر اهمیت داردء انتخاب گردد. به عنوان مثال, اگر این سوال وجود دارد که آیا حفاظ موقت, بیش از حد بارگذاری شده است» طبعاً تنش یا بارهای اعمال شده اهمیت اول را دارد» بنابراین با توجه به اینکه تنش حاصل تغییر شکل سنگ است. شاید اندازه‌گیری تغییر شکل سنگ نیز لازم باشد. با ثبت علت و معلول, و ارتباط دادن این دو به همدیگرء می‌توان از اثرات نامطلوب جلوگیری ۸ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول ۲-۸- عوامل تیپ در رفتارسنجی توزیع تغییر شکل‌هاء پشت دیوار سنگی بارهای وارده بر مهارها مغارهای زیرزمینی تنش در پوشش بتنی و فلزی فشار آب زیرزمینی در توده سنگ فشار آب وارد بر پوشش ۱ تغییر شکل‌های افقی و عمودی ساختمان‌ها و سازه‌ها محیط‌های شهری ۱ ۹ تغییر شکل‌های افقی و عمودی زمین در عمق ۵-۳-۸ بیش‌بینی‌ها ی کمی و دامنه کار ابزار و پیش‌بینی‌های لازم برای هر رفتار پیش‌بینی مقادیر حداکثر ممکن یا حداکثرهای مورد نظرء دامنه کار و حداقل مقادیر مورد انتظار» دقت و حساسیت ابزار را تعیین می‌کند. دقت و قابلیت اعتماد می‌توانند متضاد باشند زیرا غالباً دستگاه‌های با دقت بالا ظریف و آسیب‌پذیر هستند. برای اتخاذ تصمیم» معمولا دامنه‌های تغییرات رفتاری با رنگ‌های سبزء زرد و قرمز تفکیک می‌شوند. محدوده سبز علامت مناسب بودن اوضاع است؛ رفتار در محدوده زرد نشان‌دهنده حساسیت اوضاع است که متعاقب آن اقداماتی از جمله افزایش تعداد قرائت‌ها لازم می‌شود و محدوده قرمز نشان‌دهنده لزوم چاره‌جویی است. ۶-۳-۸ پیش‌بینی‌های لازم برای مرمت ابزار و راهکارهای عملی نحوه اقدام در این زمینهء باید از پیش تعیین شده باشد تا در صورت برخورد به موارد لازم» بر اساس تصمیمات و روش‌های و هم در زمان لازم» اقدامات سریع انجام شود. این مراحل شامل طراحی» خرید ابزار» کالیبراسیون» نصب نگهداری, قرائت, پردازش نتایج قرائت‌هاء تغییر رفتار» تهیه گزارش و تصمیم‌گیری در مورد تفسیر نتایج و حدود دستورالعمل‌ها می‌باشد. ۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸-۳-۸ انتخاب ابزار و محل‌های نصب آنها در انتخاب ابزار» قابلیت اعتماد به نتایج رفتارسنجی اهمیت اول را دارد و نباید تحت‌الشعاع ارزان‌تر بودن قیمت خرید قرار گیرد. خصوصاً باید توجه داشت که هزینه‌های خرید ابزار, جمعاً درصد ناچیزی از پروژه می‌باشد. مصرف کننده ابزار باید شناخت کافی از هر یک از ابزارها داشته و اطلاعات خود را با بحث و تبادل نظر با سازندگان کامل‌تر کند؛ طی این مذاکرات هر گونه محدودیت ابزارها باید روشن شود. انتخاب نقاط نصب بر اساس پیش‌بینی‌های رفتاری تونل یا شفت صورت می‌گیرد. این نقاط یا از نظر پاسخ‌گویی به ابهامات احتمالی حایز اهمیت بوده و یا نقاطی هستند که تعبیر رفتارها در روش تحلیل موّثر می‌باشد. برخورد عملی برای انتخاب نقاط نصب ابزار شامل سه مرحله زیر است: - نقاطی که از نظر ویژگی مهم هستند؛ مانند نقاط ضعف سازه یا نقاطی که در آنها بارهای شدید وارد می‌شود. - مناطقی (عمدتاً مقاطعی) که رفتار آنها شاخص رفتار مجموعه باشد. این مناطق را نقاط دارای اولویت برای ابزارگذاری تلقی می‌کنند. ابزارها باید جزییات رفتاری مشروحی را به دست دهند. - از آنجا که نقاط دارای اولویت ممکن است شاخص نباشند. تعدادی ابزار ساده در مقاطع دارای اولویت دوم برای جمع‌آوری شاخص‌های نسبی نصب می‌شوند. در صورتی که عملاً نتایج به دست آمده از یک یا چند مقطع دارای اولویت دوم اختلاف فاحش با مقاطع دارای اولویت اول باشد. با پیشرفت کارء ابزار بیشتری در مقاطع دارای اولویت دوم ۹-۳-۸ برنامه نیت داده‌های موّْنر در نتصمیمکیری برای اینکه تمامی رفتارنگاری‌ها منتج از ابزارگذاری‌ها به صورت بالقوه مجموعه مناسبی را تشکیل دهند.ء قرائت و ثبت تمامی ابزارها هنگام فعالیت‌هاء. همچنین قرائت و ثبت اقلیم (در صورتی که روی رفتار ابزارها موّثر باشد) لازم است. بنابراین برنامه رفتارنگاری را می‌توان شامل مراحل زیر دانست: پیشرفت حفاری, حفر مقاطع نزدیک و ملاحظه اثرات انفجارء اجرای پوشش و حفاظت‌هاء اجرای زهکش‌ها و تزریق» موارد غیر عادی (ناپایداری‌های زمین» جریان شدید آب زیرزمینی و غیره) و سرانجام ثبت مداوم آب زیرزمینی (جریان از اطراف به داخل حفره یا مغار). غالباً تغییرات نوع زمین» عامل مهمی در رفتارها می‌باشد. به همین دلیلء با ملاحظه نقشه‌های زمین‌شناسی در اطراف چنین مناطقی,» باید ابزارگذاری بیشتر از سایر نقاط باشد. ۱۰-۳-۸۸ بررسی صحت و دقت داده‌ها گروه مسئول رفتارسنحی باید همواره در مورد صحت عملکرد ابزار مطمئن باشند. صحت عملکرد ابزار با مشاهدات مقایسه می‌شود. در موارد بحرانی» ممکن است نصب بیش از یک ابزار (حتی با دقت کمتر از ابزاری که قبلا نصب شده است) ضرورت ۸۳ -------- صفحهٔ بعد -------- به عنوان مثال, در مورد نشست‌های سطحی, از دستگاه‌های نوری استفاده می‌شود. افزایش نقاط قرائت می‌تواند صحت قرائت‌ها را سبب شود. برای اطمینان از عملکردء تعداد قرائت‌ها را باید افزایش داد تا بتوان در مورد افزایش نقاط اندازه‌گیری ۱۱-۳۸ گزارش‌های رفتارنگاری تهیه گزارش رفتارنگاری توسط طراح,» در اتخاد تصمیم‌های مستدل و مستندء مفید می‌باشد. بنابراین ملاحظه این گزارش‌ها نشان خواهد داد که اهداف پروژه تا چه اندازه برآورد شده و یا چه تغییراتی لازم است. ۱۳-۳-۸ برنامه‌ریزی واسنج یکردن در زمان‌های معین و نکهداری ابزار واسنجی کردن» قرائت منظم و نگهداری واحدهای قرائت ابزار دقیق در عمر بهره‌برداری از پروژه لازم است. طراح باید روش‌ها و برنامه تغییرات منظم ترمینال‌ها و قطعات مدفون قابل دسترسی را ارائه نماید. ۱۳-۳-۸ برنامه‌ریزی جمع‌آوری داده‌ها و مدیریت و راهبر یآنها دستورالعمل کتبی برای جمع‌آوری» پردازش, ارائه» تفسیر» گزارش و کاربرد نتایج رفتارسنجی‌ها باید قبل از شروع عملیات ابزار دقیق تنظیم شود. در هیچ یک از زمینه‌های مربوط به ابزار دقیق, نباید موضوع کار کم اهمیت تلقی شود. امروزه جمع‌آوری نتایج رفتارنگاری توسط سامانه‌های کامپیوتری و پردازش آنهاء طبعاً حجم کارهای انسانی را کاهش داده ولی محدودیت‌ها و نقاط ضعف در این سامانه‌ها همچنان جایگاه خود را دارند. عملاً هیچ سیستم کامپیوتری جایگزین قضاوت مهندس نخواهد بود. ۳-۸ رفتارسنجی اجرایی تونل‌ها و مغارهای زیرزمینی رفتار توده یا سازندهای اطراف حفاری, عمدتاً به صورت جابه‌جایی‌های موقع حفاری بروز می‌کند. همگرا شدن دیوارهای تونل, ضمن اهمیت خاص, از سادگی نیز برخوردار است. با ترسیم تغییر شکل دیوارها نسبت به زمان (در صورتی که تغییر شکل‌ها با پیشرفت زمان به صفر برسند)» پوشش کانال که بعداً اجرا می‌شودء باری را تحمل نخواهد کرد. در صورتی که همگرایی با زمان طوری باشد که پس از گذشت زمان» تغییر شکل‌ها به میزان قابل توجهی کاهش یافته و غیرمحسوس شوند. عملاً با تأخیر در اجرای پوشش می‌توان بار وارد بر آنرا کاهش داد. تغییر شکل‌های وابسته به زمان» در مقایسه با لگاریتم زمان غالباً نمودار خطی دارند. از این نمودارها می‌توان برای پیش‌بینی عملکرد بلند مدت استفاده کرد. همگرایی‌های غیریکنواخت. نشان‌دهنده بارگذاری‌های غیریکنواخت روی پوشش هستند. از تغییر شکل‌ها می‌توان با روش معکوسء بارگذاری واقعی را محاسبه کرد و با طراحی و محاسبات اولیه مقایسه نمود. ۸۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۱ _طبقه‌بندی کانی‌ها و سنگ‌ها از جمله ویژگی‌های مهم در توده سنگ» گذشته از انجه در متن فصل دوم به آن اشاره شد.ء موارد زیر را باید برشمرد: ۲-۱ گکسل‌هاء درزه‌ها و صفحات لایه‌بندی روش‌های اصلی زیر می‌توان شناسایی کرد: - بررسی توده و رخنمون‌هاء - تشریح نمونه‌های به دست آمده از حفاری‌ها و تشریح گمانه‌هاء و - روش‌های فتوگرامتری. خواص مکانیکی ناپیوستگی‌ها از جمله زبری» به هم برآمدگی و پر شدگی» در مقاومت برشی و تغییر شکل شکستگی حایز ناییوستگی‌هایی که دارای سطوح هموار بوده و ممند باشند.ء غالباً در مقایسه با شکستگی‌های غیرممتد و نامنظم مقاومت کمتری دارند. راستای شکستگی‌ها نسبت به سطح خارجی سنگ در پایداری توده حایز اهمیت است. فواصل درزه‌ها یا شکستگی‌هاء از آنجا که تعیین کننده ابعاد بلوک سنگ هستند مهم تلقی می‌گردند. کمیته روش‌های آزمایش از انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ (/1511۸)» برای ویژگی‌های مهندسی سنگ و ناییوستگی‌هاء ۰ عامل تعیین کننده را به ترتیب زیر تعریف کرده است: ۱-۳-۱ جهت راستای ناپیوستگی‌ها و صفحات شکست با راستای آن (آزیموت) و امتداد خط بزرگ‌ترین شیبء» روی صفحه معین می‌شود. ۳-۳-۱ فاصله فاصله عمودی درزه‌هاء شکستگی‌ها یا ناپیوستگی‌ها از همدیگرء عبارت است از متوسط فاصله درزه‌ها یا فاصله گروهی در 5 1006 01 رازه5 11۵110۵ - | ۸۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۳-۱ طول ناپیوستگی‌هایی که رخنمون داشته و محدوده آن می‌تواند به صورت طول ظاهری روی عکس‌های هوایی و گسترش طول آن در عمق (درزه‌های عمیق) باشد. جهت سطح شکستگی به صورت موضعی شود. مقاومت فشاری دیواره‌های درزه‌ها غالباً کمتر از مقاومت بلوک سنگی می‌باشد (به علت هوازدگی یا تغییرات ایجاد شده در ۶-۳-۱ کنسودکی درزه فاصله عمودی بین دو لبه مجاور درزه‌ها ( که ممکن است خالی یا پر باشد) گشودگی درزه است. ۷-۲-۱ پرنسدگی مصالحی که فاصله بین جدار درزه را پر می‌کند. غالباً ضعیف‌تر از سنگ اصلی (سنگ مادر) است. مصالح پر کننده به صورت تیپ» شامل: ماسهء رس» برش میلونیت و مواد یخجالی می‌باشد. پرکننده‌ها می‌توانند به صورت لایه‌های نازک کانی از گروه کوارتز و کالسیت باشند. ۸-۳-۱ نفود جریان آب و رطوبت آزاد که در هر درزه و گروه درزه‌ها ملاحظه می‌شود.ء نفوذ از سنگ را تعیین می‌کنند. ۹-۳-۱ نعداد کروه درزه‌ها توده سنگ ممکن است توسط گروهی درزه یا درزه‌های منفرد بریده شود. (-۱۰-۳ ایعاد بلوک ممکن است روی ابعاد بلوک و شکل آن اثر کند. استاندارد 151۸/4 (۱۹۸۱) پیشنهاد کرده که عوامل موْثر در ناپیوستگی‌ها به صورت کمی بیان شوند؛ در ضمن برای تشریح ۸۸ -------- صفحهٔ بعد -------- صورت لزومء» روش‌های پیشنهادی برای اندازه‌گیری این پارامترها برای مقایسه ارائه می‌نماید که در جای خود به این روش و سایر روش‌ها اشاره خواهد شد. ناپیوستگی‌ها ممکن است سبب بروز ناپایداری و احتمال سقوط قطعات سنگ شود» همچنین در صورتی که جهت شکستگی‌ها مناسب نباشد.ء روی پایداری شیب‌ها و ورودی تونل‌ها موّثر خواهد بود. برای سازه‌های مهم باید ناپیوستگی‌های عمده روی نقشه تعیین شده و در تحلیل سازه مورد توجه قرار گیرد. برای حفاظت قطعات سنگء گاه تدابیر پایداری اتخاذ شده و گاه نیز برای اجتناب از اثرات ناپیوستگی‌هاء تغییر جهت سازه‌های مهم از قبیل نیروگاه‌ها یا سنگ‌بری‌های مهم ضرورت پیدا می‌کند. عمومی‌ترین شاخص برای تعیین و تعریف ناپیوستگی در سنگ‌ها شاخص کیفی سنگ یا 1010" است که بر اساس مغزهٌ به دست آمده در اندازه ۸6« در طول‌های بیش از ۱۰۰ میلی‌متر به کار می‌رود. (1)] به عنوان اولین شاخص برای پایداری تونل و شیب و حفاظ‌ها و سایر تدابیر به کار می‌رود (به پیوست ۲ مراجعه شود). ۲-۱ هوازدگی سنگ در معرض هوا به مرور زمان تخریب می‌شود. عوامل مهم در تخریب دما و آب (شامل آب‌های نافذ زیرزمینی) هستند. پروسه هوازدگی» در برگیرنده وارفتگی فیزیکی» شکست و خرد شدن فزاینده مکانیکی سنگ به قطعات کوچک‌تر و تجزیه شیمیایی می‌باشد که طی آن» کانی‌های اصلی به کانی‌های پایدارتر (از نظر ژئوشیمی مانند کانی‌های رس و قطعات کوارتز) مبدل می‌شوند. هوازدگی از نقاط ضعیف طبیعی مانند لایه‌بندی‌ها و ناپیوستگی‌ها بهتر و سریع‌تر اثر می‌کند. ویژگی‌های هوازدگی» به سنگ مادر و بیشتر از آن» به اقلیم بستگی دارد. هوای مرطوب استوایی» هوازدگی‌های عمیق‌تری را موجب می‌شوند. به طور کلی هوازدگی» تیپ کانی و ژئومورفولوژی سه عامل مهمی هستند که فرآیند آنها را نمی‌توان به ۴-۱ آب زیرزمینی تقریباً تمامی سازه‌های زیرزمینی با آب زیرزمینی برخورد دارند. در یک سازه دائمی» گذشته از حل مسئله آب زیرزمینی در اجراء یا باید سازه در برابر آن نفوذناپذیر بوده و یا دارای زهکشی کنترل شده باشند. هجوم ناگهانی آب زیرزمینی در هنگام اجراء موجب بروز صدمات جدی است و از این نظر تمهیدات استثنایی و ویژه‌ای را ایجاب می‌کند. برخورد کیفی و کمی به آب زیرزمینی در مطالعات لازم بوده و ارزیابی آن در اکتشاف‌ها و حفاری‌ها ضروری است. تونل‌ها و شفت‌ها به عنوان یک مجرا یا چاه عمل می‌کنند و رژیم طبیعی جریان زیرزمینی را بر هم زده و نهایتاً سبب افت سطح آب یا کاهش فشار حفره‌ای می‌شود. هنگام عملیات اجرایی» جریان‌های ناگهانی زیرزمینی حایز اهمیت هستند. برای سازه تمام شده» جریان های نفودی و فشار آب در زمان طولانی مهم می‌باشد. عوامل مهم در جریان‌های نفوذی به صورت زیر می‌باشند: الف - نفوذپذیری توده سنگ آبدار (آبخوان» درزه‌های آبدار) که میزان بده را تحت گرادیان ثابت تحت تأثیر قرار می‌دهد. 0 برازاها0 1۵۵۴ - | ۸٩۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ب - فشار آب روی تونل» تعیین کننده گرادیان جریان است. این فشار ممکن است به مرور زمان کاهش یابد. همچنین فشار آب توده روی سازٌ اجرا شده می‌تواند از عوامل تعیین کننده باشد. پ - حجم مخزن آب که به سمت تونل جریان داردء از عوامل تعیین کننده زمان جریان در طول زمان است. شدت جریان غالبا به مرور زمان کاهش می‌یاید. ت - در جریان یکنواخت. تغذیه آب زیرزمینی عامل تعیین کننده جریان ورودی به تونل در طول زمان است. ث - لایه آبدار ممکن است مولد بده‌های کاهش یابنده در طول زمان یا لایه حاوی آب با دبی کم باشد. در این حالت‌ها حجم مخزن محدود خواهد بود. ۵-۱ ویژگی‌های هیدروزژئولوژیک در سازندهای زمین‌شناسی جریان‌های زیرزمینی به نوع سازندها (آذرین» دگرگون» رسوبی تحکیم یافته و تحکیم نیافته) و همچنین به وجود گسل‌ها و سنگ‌های آذرین قاعدتاً دارای تخلخل و آبگذری کمتری هستند. در این گروه از سنگ‌هاء گاه جریان‌های حفره‌ای, از قسمت‌های هوازده صورت می‌گیرد. ابعاد درزه‌ها تابع عمق لایه است. در اعماق زیاد شکستگی‌ها کمتر هستند. این امر معلول افزایش تنش‌های فشاری در توده است (هر چند در مواردی به علت مقاومت بالای سنگ‌ها در برابر کرنش, درزه‌ها و گسله‌ها حتی در اعماق بازمانده و در مغارها و معادن سبب ایحاد جریان‌های قابل توجه می‌شوند). برخی سنگ‌های آذرین مانند بازالت‌ها سنگ‌های رسوبی از جمله کنگلومراهاء ماسه سنگ‌هاء گل‌سنگ‌هاء شیل‌ها و مارل‌هاء تخلخل زیادی (۲۰-۱ درصد) دارند. در این میان» سنگ‌های دانه‌درشت (کنگلومراء ماسه سنگ و برخی انواع گل‌سنگ) در شرایط بکرء نفوذپذیری زیاد دارند. تر کیب تخلخل با شکستگی‌ها و درزه‌هاء در این سنگ‌ها سبب آبگذری است حال آنکه در دانه‌بندی‌های ریزء» جریان آب از طریق شکستگی‌ها صورت می‌گیرد. در سنگ‌های رسوبی نرم‌ترء درزه‌ها غالبا در اعماق بسته می‌شوند (بیشتر از سنگ‌های آذرین و دگرگون). گسله‌ها از جمله منابع و منشأهای ایجاد جریان می‌باشند. حتی اگر گسل با ماده نفوذناپذیر پر شده باشد» فشار آب در دو طرف آن متفاوت بوده و اگر حفاری در منطقه کم فشار باشدء احتمال هجوم آب به داخل مغار یا حفاری وجود دارد. (-۱-۵ بیش‌بینی‌های لازم برای مقابله با آب زیرزمینی هنگام حفر توئل‌هاء نسفت‌ها و مغارها نظر به اینکه برخورد به آب زیرزمینی در حفاری‌ها متداول است. بسته به پیش‌بینی‌هایی که در مطالعات در مورد شدت جریان و ححم جریان به عمل آمده» باید از روش‌های مقابله مناسب استفاده نمود. -------- صفحهٔ بعد -------- اثرات آبکشی روی آبخوان و افت احتمالی سفره و تأثیر متقابل آن روی محیط باید بررسی شود. در صورتی که عملیات حفاری بر محیط هیدروژئولوژیک اثر نامطلوب وارد نماید؛ استفاده از روش‌های آبکشی نامناسب بوده و به جای آن باید از ورود آب به منطقه کار جلوگیری کرد. به این ترتیب رژیم هیدروژئولوژی بر روش‌های اجرایی موّثر است. برای بررسی میزان نفوذ و جریان آب به مقطع حفاری از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. امروزه با در دست داشتن پارامترهای هیدروژئولوژیک می‌توان از نرم‌افزارهای خاص دو بعدی یا سه بعدی برای تحلیل شرایط استفاده کرد. نتیجه‌گیری صحیح از مدل‌ها (از جمله مدل‌های متکی به روش اجزای محدود) به تعریف صحیح محیط و شرایط مرزی بستگی دارد. ۶-۱ گازهای طبیعی هنگام حفاری تونل‌ها و مغارهاء گاه ورود گازهای طبیعی به محل کار ایجاد خطر می‌نماید. در مطالعات زمین‌شناسی» زمین از نظر احتمال برخورد به گازء باید شناسایی و طبقه‌بندی شود. از میان گازهایی که در عملیات سازه‌های زیرزمینی به آنها برخورد می‌گردد.ء به اختصار می‌توان این موارد را بیان کرد: الف - گاز متان متداول‌تر از سایر گازهای طبیعی است. مکانیسم ایجاد گاز, تجزیه ترمومکانیک مواد آلی است. متان به صورت فاز گازی با انحلال یافته در آب زیرزمینی یافت می‌شود. متان از هوا سبک‌تر بوده با تمرکز ۵ تا ۱۵ درصد قابل انفجار و میزان قابل قبول, کمتر از ۰/۲۵ درصد است. ب - گاز هیدروژن سولفاید حتی در مقادیر کم کشنده است. از تجزیه مواد آلی تولید می‌شود ولی در مناطق مردابی و نزدیک فاضلاب‌ها و مراکز انباشت زباله‌ها و پالایشگاه‌ها نیز وجود دارد. قابلیت انحلال زیادی در آب دارد. آستانه ایمنی برای قرار گرفتن در معرض گاز با تمرکز ۰ پی‌پی‌ام» ۸ ساعت است. تمرکزهای بیشترء» عوارض خطرناک داشته و در ۷۰۰ پی‌پی‌ام کشنده است. در تمرکز ۴/۲ درصد پ - سولفور دی اکساید از اکسید شدن گوگرد یا از سولفاید موجود در رسوبات و نهشته‌های هیدروترمال همراه با سولفاید حاصل می‌شود. در معادن و مغارها غالباً از انفجار و آزمایش‌های احتراقی تولید می‌شود. آستانه ایمن ۲ پی‌پی‌ام است. ۹۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ت - کربن دی‌اکساید از اکسید شدن مواد کربنی یا ترکیب آنها با آب‌های اسیددار تولید می‌گردد. از هوا سنگین‌تر است و در گودی‌ها جمع می‌شود. تمرکز آستانه‌ای ۵۰۰۰ پی‌پی‌ام سبب بیهوشی منجر به خفگی (أسفیکسیا) شده و تمرکز ۱۰۰۰۰ پی‌پی‌ام و بیشتر سمی است. در آب‌های گرم عمیق وجود دارد. ث - گاز هیدروزن گاه همراه هیدروکرین‌ها است. گاز قابلیت انفجار دارد. ج - گاز رادن از تخریب اورانیوم تولید می‌شود و سرطان‌زا است. در معادن اورانیوم و نیز در سنگ‌هایی که در شکستگی‌های آنها اورانیوم باشد» وجود دارد (از این جمله گنایس» گرانیت» سنگ‌های آذرین و دگرگون و شیل‌ها را می‌توان برشمرد). در پروب‌های حفاری» وجود گاز قابل تشخیص است. با دستگاه رادن‌ یاب در گمانه‌ها می‌توان به وجود آن پی‌برد. حداقل استاندارد اجرایی در حضور گازهای سمی قابل اشتعال و انفجار» در آیین‌نامه‌های مختلف از جمله 0571۸ (۱۹۲۶ ۲۹) و راهنمایی‌های لازم در ۷1511۸ (۵۷ 0۳8 ۳۰) موجود است که مراجعه به آزها توصیه می‌گردد. در این زمینه. استفاده از آآیین‌نامه‌های ایمنی» مورد تأکید این مجموعه می‌باشد. 1۲ -------- صفحهٔ بعد -------- گروه کانی فلداسپارها کوارتز کانی‌های رسی میکاها کلریت‌ها کانی‌های فرومنیزیوم جدول پ - آلومینوسیلیکات‌های پتاسیم (فلداسپارهای اورتوکلاز) یا سدیم و کلسیم (پلاجیو کلاس‌ها) با ساختمان سه بعدی آلومینوسیلیکات‌ها با کریستال‌های خیلی ریز غیر قابل مشاهده با میکروسکوپ‌های کم توان آلومینوسیلیکات‌های پناسیم (میکای موسکوویت) یا آلومینوسیلیکات‌های پناسیم - مانیزیوم - آهن (میکاهای بیوتیت) با ساختمان ورقه‌ای» کانی‌های نسبتاً پایدار با تر کیب شیمیایی آلومینوسیلیکات‌های آهن - منیزیوم آبدار با تر کیب شیمیایی +۲۵60 اکسیدهاء هماتیت‌ها (و0ر۳۵)» کربنات‌ها و پیریت‌ها (۳۵۹۲) ترکیب شیمیایی کلسیم و سدیم و آلومینوسپلیکات دارای آهن زیاد و منیزیوم (هامبلند. اوژیت و آولیوین) سفید یا خاکستری» خیلی کم صورتی غالبا سفیده خاکستری یا سیاه موسکوویت: بی‌رنگ بیوتیت: سبر تیره» قهوه‌ای 5 سیاه سنگ معدن آهن فریک قرمز و قهوه‌ای با سنگ معدن فروس با رنگ سبز یا خاکستری سبز تیره. قهوه‌ای تا سیاه ۹ تقریبا زود هوازده می‌شود. در سطوح مضرس مخروطی می‌شکند. ممکن است به صورت ورقه‌هایی با ویژگی‌های رس و صابونی دیده شود. موقع هوازدگی به صورت ورقه‌های نا زک در می‌آید. نرم» به راحتی به صورت ورقه بریده می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ی تشکبا دهنده خیلی درشت‌دانه ۰ میلی‌متر درشت دانه ۲ میلی‌متر دانه‌بندی متوسط ۶ میلی‌متر ریزدانه ۸ جدول پ -۲-۱- سنگ‌های آذری سنگ‌های با رنگ روشن سنگ‌های با رنگ روشن / تیره سنگ‌های تیره رنگ سنگ‌های دارای بلورهای خیلی بزرگ با مقدار قابل توجهی از کوارتزء فلدسپار» میکا و گاه کانی‌های کمیاب دست‌کم ۵۰ درصد سنگ به اندازه‌ای درشت‌دانه است که کانی‌ها تک‌تک قابل تشخیص هستند سنگ با رنگ روشن با ساختمان یکنواخت (غالب دانه‌ها تقریبا هم اندازه‌اند) و شامل بیش از ۲۰ درصد کوارتز با فلداسپار بیش از رنگ سنگ ممکن است نیم تیره یا تیره باشد. ارنگ تیره» گاه متمایل به سبز با پلاجیوکلاز زیاد ساختمان تقریباً یکنواخت حاوی کمتر از ۲۰ا(حدود ۶۰ درصد) و اوژیت با کمی اولیوین» غالبا درصد کوارتز و فلداسپار و هورن بلند به وفور امتراکم دیوریت گابرو گرانیت دست‌کم ۵۰ درصد سنگ با دانه‌بندی متوسطء کریستال‌ها توسط ذره‌بین قابل مشاهده‌اند ولی تفکیک کانی‌ها به تنهایی مشکل است. سنگ ظاهرا مانند دیوریت ولی غالبا بلورها خیلی ریزتر هستا ظاهرا مشابه گابرو ولی غالبا سبز رنگ با ۳ 9 ۰ ساختمان دانه‌ای. کانی‌های منفرد را به سختی دولریت ظاهراً مشابه گرانیت ولی بلورها خیلی کوچک‌تر هستند. میکرودیوریت دست‌کم ۵۰ درصد سنگ با دانه‌بندی ریزء کریستال‌ها توسط ذره‌بین قابل مشاهده‌اند ولی تفکیک کانی‌ها به تنهایی مشکل است. کم رنگ (غالبا قهوه‌ای متمایل به قرمز کم‌رنگ و یا خاکستری‌امتمایل به تیره یا تیره رنگ (به صورت مایل به صورتی) ممکن است به صورت گروهی باشد. سایه‌های خاکستری,» بنفش» قهوه‌ای یا سبز) و ریولیت غالبا پورفیریتیک. کم‌رنگ. با وزن مخصوص خیلی کم و تخلخل و حباب زیاد. پومایس اندزیت سنگ شیشه‌ای است و فنوکریست آن کم یا بدون فنوکریست است. سنگ غالبا سیاه دارای جلای شیشه‌ای بوده و دارای ترک‌های تیز است. قرمز یا سبز در می‌آید. سنگ دارای حفره است. بازالت سنگ شیشه‌ای است و بدون فنوکریست با مقدار کم آن است. ممکن است دارای رنگ سیاه» قهوه‌ای» خاکستری باشد. جلای کم داشته یا مات است. سنگ قیر (شبق) ۹۴ فوق بازی سنگ‌های تیره رنگ وفور) ولی بدون فلداسپار سنگ سبز مایل به خاکستری تا سیاه رنگ. صابونی یا چرب به نظر می‌رسد. با رگه‌ها و الیاف متقاطع یا تجمع یافته. -------- صفحهٔ بعد -------- گروه اندازه قطعات درشت دانه ۲ میلی‌متر متوسطدانه ۶ میلی‌متر رسوبات آواری» مطبق کوارتزء قطعات سنگ, فلداسپار و کانی‌های دیگر. سنگ کم و بیش متشکل از دانه‌های گرد گوشه در زمینه ریزدانه کنگلومرا سنگ متشکل از قطعات تیزگوشه یا زاویه‌دار در زمینه‌ریزدانه‌تر. برش (۱) عمدتا قطعات کانی‌ها و سنگ. ماسه سنگ (۲) دارای ۹۵ درصد کوارتزء فضای بین قطعات یا خالی و یا مواد شیمیایی پر شده. ۳( دارای ۶ کوارتز و قطعات سنگ و ۰/۲۵ درصد فلداسپار (غالبا زاویه‌دار) فضای خالی یا پر شده با سیمان شیمیایی. ارکوز (۴) دارای ۷۵ درصد کوارتز و قطعات سنگ همراه با بیش از ۱۵ درصد ریزدانه از مواد تخریبی. ۱ ماسه سنگ‌های اآرژیلی نگ‌های رسوبی رسوبات آذر اواری دست‌کم ۵۰ درصد قطعات و قطعات ریزدانه آذرین هستند. کانی‌ها غالبا تیزگوشه و یا قطعات سنگ آذرین در خمیر ریزدانه هستند. ریزدانه. آگلومرا (۲) قطعات زاویه‌دار درمصالح ریزدانه. برش‌های آذرین سنگ عمدتاً متشکل از کانی‌هایی به اندازه ماسه گوشه‌دار و قطعات سنگ در زمینه ریزدانه. توف ۹ رسوبات لایه‌بندی شده سنگ‌های کربناتی بلوری - ساختمان کربنات (بیش از ۹۰ درصد) در مقابل ]1 واکنش ملایم دارد. سنگ آهک سنگ بلوری» ممکن است متمایل به سبز رنگ بوده و یا دارای حفرات واکنش دارد. الی و شیمیایی با لایه‌های ماسیو بافت انباشته شدهء غالباً غیرقابل تشخیص. می‌خورد. هنگام سوختن ظرف چند دقیقه به گچ متمایل به آبی» سخت‌تر از گچء دارای سه سطوح تورق عمود بر هم. انیدرایت سنگ سیاه با قموه‌ای مایل به سیاه» وزن جلای شیشه‌ای داشته و دارای شکستگی‌های مضرس باشد و یا به دغال -------- صفحهٔ بعد -------- گروه ریزدانه ۲ میلی‌متر خیلی ریز دانه رسوبات آواری» مطبق زمینه ریزدانه می‌باشد. سنگ همگن ریزدانه در تماس زبر تا صاف ظاهراً و از نظر زبری مانند گل‌سنگ ولی در مقابل اسید گل‌سنگ اهکی نگ متشکل از دست‌کم ۵۰ درصد از ذرات خیلی ریزدانه» در لمس صاف است. سنگ دارای لایه‌های نازک و با قابل تورق است. ممکن است ریز تا خیلی ریز دانه باشد. دست‌کم ۵۰ درصد سنگ از کانی‌های کربنات هستند (غالباا در 1[ حل می‌شوند) گچ (بیوکلاستیک) کالسی - لوتیت ول پ -۲-۱ رسوبات آذر آواری سنگ غالبا متشکل از کانی‌های زاویه‌دار سنگ مرکب از قطعاتی با درشتی سیلت خمیر زمینه و قطعات غالبا در نمونه‌های توف ریزدانه توف خیلی ریزدانه ۹۶ رسوبات لایه‌بندی شده سنگ‌های بلوری کربناته - ساختمان زمینه غیراوری سنگ بلوری» متشکل از منیزیوم کربنات (بیش از ۹۰ درصد) اگر قطعه کوچک سنگ در 11۳ رقیق غرق شود» واکنش نشان نمی‌هد ولی حباب‌های کوچک (0:) در رویه بروز می‌کند. الی و شیمیایی با لایه‌های ماسیو دارد. سنگ با رنگ سیاه یا انواع خاکستری هنگام شکستن تیزگوشه و مخروطی با لبه‌های تیز»ه سنگ با چاقو خراش برنمی‌دارد. قلی: ۰۰ ظاهر و مه نگ مانند فلی ۰۰ است ولی کم و بیش سطح شکست صاف‌تری دارد. -------- صفحهٔ بعد -------- درشت‌دانه ۲ میلی‌متر دانه‌بندی متوسط ۶ میلی‌متر ریزدانه جدول پ -۴-۱- سنگ‌های دگرگون ظاهراً سنگ ترکیب درهمی از شیست‌هاء گنایس‌ها و سنگ‌های آذرین دانه‌ای دگرگون شده است. تورق غیرمنظم و به خوبی در محل قابل مشاهده است. سنگ دارای کوارتز فراوان یا فلداسپار بوده» غالباً تناوب لایه‌های کوارتز کم‌رنگ و یا فلداسپار با بیوتیت و هورن بلند تیره رنگ است. تورق در محل به خوبی قابل مشاهده است. سنگ عمدتا دارای کریستال‌های پهن میکا با لایه‌های قابل تشخیص موازی یا غیرموازی است. از نظر تورق مستعد بوده و گره‌دار است. هستند که علت آن وجود کریستال‌های منفرد بزرگ و به آن شکل خالدار می‌دهد. سنگ دارای ذرات خیلی ریز (در نمونه‌های دستی ذرات قابل تفکیک نیستند) که منظم هستند و استعداد شکسته شدن به صورت مسطح را دارد. ۹۷ سنگ به ندرت دارای قطعات کانی منظم است ریز تا درشت‌دانه» اگر تورقی وجود داشته باشد حاصل دگرگونی حرارتی همراه با نفوذ و تداخل آذرین‌ها و غالباً سخت‌تر از سنگ مادر هورنفلس سنگ دارای بیش از ۵۰ درصد کالسیت (که در برابر اسید رقیق واکنش شدید دارد) غالبا کم رنگ و بافت و ساختمان دانه‌ای دارد. مرمر در صورتی که عامل اصلی» دولومیت» به جای کالسیت باشد (دولومیت با اسید رقیق واکنش مرمر دولومیتی سنگ متوسط تا درشت‌دانه با بافت دانه‌ای و غالبا به هم بستهء این سنگ با متامورفیسم ناحیه‌ای همراه است. سنگ عمدتاً متشکل از کوارتزایت (۹۵ درصد) است. ذرات آن به صورت نامنظم در کنار همدیگر قرار گرفته‌اند. به آن بافت دانه‌ای می‌دهد. کوارتزیت -------- صفحهٔ بعد -------- رسویی دگرگون عمومیت در تمامی واحدهای سنگی جدول پ -۵-۱- طبقه‌بندی ناییوستگی‌ها در سنگ ویزگی ظاهری به موازات صفحات رسوبگذاری افقی که با رسوبگذاری پیوسته نیست غالبا در اپیوستگی‌های موازی نزدیک به هم که در گل‌سنگ طی دیاچنس تولید شده و در رسوبات جدید متداول است که ممکن است به علت انقباض یا برش‌های کم ناشی از تحکیم باشد. این ترک‌ها در توده سنگ زیاد نبوده ولی مهم هستند. سیلت‌ها متداول است. نفوذها و تداخل‌های بیشتر با 20130 های تیپ درزه دار با فواصل کم» موازی» در سنگ‌های ریزدانه قوی به صورت ناپیوستگی‌های درزه‌های ناشی از تنش‌های تکتونیکی, درزها غالبا به صورت گروه یا محموعه‌ای از سامانه درزه‌ها در منطقه تنش‌ها تعریف می‌شوند. ۹۸ دیدگاه‌های ژئوتکنیکی معمولا تخت با طول ده‌ها و صدها متر. ممکن است موجب تغییر لیتولوژی» مقاومت و آبگذری باشد. درزه معمولا بسته» تنگ با چسبندگی زیاده ممکن است بر اثر هوازدگی یا باربرداری باز شوند. در بسیاری از رس‌ها عامل مهمی در تأثیر بر مقاومت و آب‌گذری هستند. درزه‌های ستونی با ترتیب منظم که قابل تشخیص هستند. سایر درزه‌ها با فواصل زیاد با با چسبندگی زیاد در سنگ سالم ولی در هوازدگی و باربرداری به آسانی باز می‌شوند. زبری کم. این درزه‌ها یب گروه برشی و کششی تقسیم می‌شوند که طبقه‌بندی» به منشاً احتمالی بستگی دارد. درزه‌های برشی غالبا زبری کمتری نسبت به کششی دارند. در جهت جانبی ممکن است درزه‌ها به علت مقاومت محو شوند. این سنگ‌ها دارای آثار رسوبی مانند مقایسه با تورق لوحی) ولی روند عمومی قابل تنها در صورتی که به صورت سیستماتیک بوده یا منشاً زمین‌شناسی شناخته شود با اطمینان می‌توان ادامه آزها را تعیین نمود. -------- صفحهٔ بعد -------- ادامه جدول پ -۵-۱ درزه‌هایی که در راستای آنها تغییر مکان ایجاد می‌شود. از چند میلی‌متر به صدها کیلومتر می‌رسد. غالباً همراه با منطقه سنگ‌های بریده هستند. دارای جدار زبر» درزه‌های با فواصل زیاد موازی سطح زمین که به علت به تاریخ زمین‌شناسی ملاحظه شوند. ۹۹ غالباً دارای مقاومت برشی کم خصوصاً در راستای زیرزمینی و یا مانع جلوی آب باشند. در مناطق گسلی هوازدگی‌های عمیق وجود دارد. گسل‌های جدید می‌توانند فعال باشند. ممکن است در ده‌ها متر دیده شوند. غالباً موازی شیب در راستای آنها هوازدگی متمرکز است. مگر در سنگ‌های با کیفیت خوب و بالا. از نظر مهندسی غالبا تفاوت‌های زیادی (از جمله آب‌گذری,» میزان و نحوه درزه و شکستگی‌ها) وجود دارد. عموما مانع جریان زیرزمینی هستند. 5 1۵۵ 1۲ ۵۵ 000 01۲ 65[ قابل ارائه در نقشه» خصوصاً اگر سنگ‌های طرفین را بتوان معین کرد؛ گسل‌های عمده غالباً به علت تمرکز فرسایش, خطواره‌های ماهیت آنها با توجه به وجود کم و ارتباطشان با توپوگرافی قابل تشخیص است. زمین‌شناسی قابل ارائه هستند. 40 3۳۳۵01121 1992 ب2با۸۰۸۲۵ 0 2 5۷۹16۹ 01285111۵10 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱- اطلاعات مورد نیاز از عملیات اکتشافی برای طراحی‌های پیش از اجرا در فصل‌های اول و دوم در مورد نیازهای اکتشافی مربوط به مرحله مطالعات به اختصار صحبت شده است. نظر به تداوم مطالعات از مرحله توجیهی به طراحی» حجم کلی کارهایی که طراحی‌های اجرایی لازم دارند در این پیوست آمده است. تفکیک این عملیات, به مطالعات توجیهی و مطالعات مرحله دوم به اقتضای پروژه‌ها و ویژگی‌های آنها صورت می‌گیرد و از جمله وظایف گروه طراح, انجام مطالعات توجیهی به اتکای اکتشاف‌های مناسب و در حد مکفی می‌باشد. در واقع ترسیم خطی برای اینکه چه میزان از عملیات اکتشافی در مرحله اول انجام می‌گیرد.ء به نیازهای مطالعاتی بستگی دارد که طراح در ارائه مطالعات توجیهی به آنها نیازمند است و این خود به خصوصیات پروژه بستگی دارد. به عنوان قاعده می‌توان گفت اطلاعات عمده ژئوتکنیک در مرحله پیش از اجرا جمع‌آوری می‌شود ولی حفاری‌های اضافی و آزمایش‌های مورد نیاز اجرا در مرحله طراحی بعدی صورت می‌گیرد. اطلاعاتی که از بررسی‌های ژئوتکنیک مورد انتظار است به ترتیب زیر می‌باشند: ۱-۱ اطلاعات محیطی و زمین‌شناسی اطلاعات ویژه محیطی لازم برای هر پروژه زیرزمینی» به محیط زمین‌شناسی و جغرافیایی و نقش عملی تأسیسات زیرزمینی بستگی زیادی دارد. به عنوان یک فهرستگان» موانع و عوامل قابل توجه در پروژه‌های زیرزمینی شامل موارد زیر می‌باشند: - ساختمان‌های موجود روی زمین» موانع زیرزمینی و روی زمینی» - ساختمان‌های روی زمینی در شعاع تأثیرء - مالکیت اراضی؛ - زمین و آب زیرزمینی آلوده شده» - زمین‌های حاوی گاز یا آب زیرزمینی حاوی مواد شیمیایی مضر,ء - تنگناها و دشواری‌های دسترسی به محل کار و راه‌های ارتباطی» - مکان‌های لازم برای حمل و انباشتن مواد زائد (نخاله‌ها) و - محدودیت‌های زیست‌محیطی و اجتماعی. اطلاعات زمین‌شناسی لازم شامل پروفیل زمین‌شناسی» ویژگی‌های سنگ و توده سنگ» آب زیرزمینی و مواجهه با خطرات زمین‌شناسی خواهد بود. بعد از گرد آمدن اطلاعات اولیه و تهیه نقشه, مسیر تونل را به قطعاتی با تشکیلات یکسان تقسیم می‌نمایند. عوامل تقسیم» شامل ویژگی‌های موجود در محل و همچنین پارامترهای موّنر در چگونگی انجام کار از جمله خصوصیات سنگ دست‌نخورده» توده سنگ. مسیر تونل و سامانه‌های مناسب حفاری هستند. هر قطعه (منطقه) با میانگین ویژگی‌ها و همچنین محدوده‌ای که باید در نظر گرفته شوند.ء معرفی می‌گردد. ۱۰ -------- صفحهٔ بعد -------- به صورت مناسبی انجام شود. در هنگام عملیات اجرایی» سامانه‌های ساده‌تری توسط گروه‌های اجرایی برای احتراز از پیچیدگی و تسریع در اجرا به کار می‌رود. - شرایط کارستیک., - احتمال وجود گازهاء - آب زیرزمینی خورنده» - مناطقی که مظنون به داشتن فضای خالی هستندء زمین‌هایی که پتانسیل تورم دارند. - توده‌هایی که احتمالاً تحت اثر آب دچار تورم یا انتحلال می‌شوندء و ۳۲-۱ برنامه‌ریزی حفاری از نظر ویژگی‌های زمین‌شناسی» هرگز دو تونل شبیه هم نیستند. به همین دلیل نمی‌توان دستورالعمل صریح و یکسانی برای تعداد حفاری‌های اکتشافی و انواع آنها قائل شد. بنابراین تنها به اعتبار قواعد کلی و تجارب حرفه‌ای می‌توان در مورد برنامه عملیات اکتشافی عمل کرد. استراتژی و انتظارات معمول از حفاری‌ها و اکتشافات را به صورت زیر می‌توان خلاصه نمود: ۱-۲-۱ عملیات اکتشافی باید شامل شرایط اجرایی (بهترین» بدترین و متوسط) باشد تا تصویری از دشوارترین شرایط اجرایی به دست آید. زمین‌شناس واجد شرایط که بتواند دقیق‌ترین تفسیر را برای تهیه فرم مدل زمین‌شناسی تعیین کند در تیم حضور داشته و اطلاعات را سازماندهی کرده و آنها را با موقعیت سازه زیرزمینی منطبق کند. ۲-۲-۱ از نظر هزینه باید مناسب‌ترین روش‌ها برای گردآوری اطلاعات پیشنهاد شود (سایسمیک انکساری برای تعیین برآورد هزینه‌های 7130 و میزان پیشرفت حفاری‌ها) باید صورت گیرد. ۴-۲-۱ مودهای شکست احتمالی برای سازه تمام شده و روش‌های تحلیل لازم و دسترسی به اطلاعات لازم برای تحلیل ۱۰۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵-۲-۱ حفر حداقل یک گمانه اکتشافی در محل هر شفت و هر دروازه تونل ضروری است. ۶-۲-۱ عوامل ویژه» طبعاً حفاری‌های اضافی می‌طلبد. ۷-۲-۱ پیچیدگی و بزرگی سازه زیرزمینی» محملی برای تعیین تعداد گمانه‌های اکتشافی می‌باشد. تونل‌های طولانی با سطح مقطع کوچک نیازی به عملیات اکتشافی پرهزینه ندارند و اتخاد یک روش عمومی حفر تونل که با شرایط مختلف سازگار باشد کافی استء در صورتی که در مغارهای بزرگ (مانند نیروگاه‌های زیرزمینی و شیرخانه‌ها) روش‌های اجرا سخت‌تر و فواصل گمانه‌های اکتشافی باید هر چه نزدیک‌تر باشد تا تحلیل‌ها با اطلاعات دقیق‌تری انجام شود. در این مواردء گاه لازم می‌شود که یک تونل" نمونه حفاری شود. ۸-۲-۱ اغلب حتی با تعداد زیادی گمانه نمی‌توان تمام اطلاعات لازم را برای طراحی و اجرا به دست آورد. این مسئله خصوصاً در لایه‌های آبرفتی با منشاً دلتایی و یا سنگ‌های به شدت درز و شکافدار وجود دارد. در چنین مواردی؛ تغییرات نقطه به نقطه را نمی‌توان با حفاری‌های اکتشافی به تعداد متعارف معین نمود. در این‌گونه شرایطء استراتژی طراحی برای حالت متوسط یا شرایطی که وقوع آنها محتمل‌تر و کم‌هزینه‌تر است» استوار بوده و روش‌ها و تمهیداتی که بتواند در بدترین شرایط کارآیی داشته باشد.ء مورد نظر قرار می‌گیرند. ۹-۲-۱ در مناطق کوهستانی» دسترسی به راستای تونل در بالای کوه مشکل و پرهزینه است. بسیاری از تونل‌ها با اطلاعات به دست آمده از حفاری در ورودی و خروجی حفر شده‌اند. در چنین مواردی, حداکثر استفاده از سنجش از دورء زمین‌شناسی عمومی و تعمیم داده‌های زمین‌شناسی به اعماق لازم است. طرح تونل برای شرایط نامطلوب» که شاید در عمل با آن برخورد نشودء صورت می‌گیرد. امروزه در استراتژی گردآوری اطلاعات از نتایج گمانه‌های افقی عمیق از دو سر تونل و یا از حفاری‌های طرفین استفاده می‌شود و به این ترتیب» پارامترهای طراحی در صورت امکان تعدیل می‌شوند. ۱-۲-۱ خفاری‌های مربوط به تونل‌هایی که از زیر رودخانه‌هاء دریاچه‌ها و اقیانوس عبور کنند بسیار سخت و پرهزینه است. در این مورد با وجود گران بودن حفاری‌ها باید میزان حفاری‌ها به تعدادی کاهش یابد که اطلاعات لازم برای تهیه پروفیل زمین‌شناسی گردآوری شود. اگر ابعاد سازه بزرگ و زمین‌شناسی پیچیده باشد. از تونل‌های شاهد استفاده می‌شود. ۲-۱ تعداد گمانه‌های لازم غالبا این سوّال مطرح است که بررسی‌های ژئوتکنیک برای کارهای زیرزمینی تا چه حد و به چه میزانی باید انجام شوند. ساده‌ترین پاسخ این سوْال, ملاحظه اثرات مالی است. اگر حفر یک گمانه اضافی نتواند هزینه‌های اجرایی را به اندازه هزینه خود کاهش دهد.ء زائد است. بنابراین در عمل, رسیدن به این نقطه چندان ساده نیست زیرا اولاً نتایج حاصل از حفاری اضافی ناشناخته است و ثانیاً اینکه صرفه‌جویی در هزینه‌های اجرایی فقط به صورت تخمینی و نظری برآورد می‌شود. | - ۳۱01 1۵] ۱. ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- میزان حفاری‌های اکتشافی ۱-۳-۱ هزینه‌های کل حفار ۲-۲-۱ تعیین فواصل گمانه ۳-۳-۱ طول حفاری گمانه : میزان حفاری‌هاء دست کم تا پیچیدگی‌های زمین‌شناسی نسبی هر حفاری. راهنمای عملی برای ارزیابی ۶ متری (۲۰ فوت) زهکشی در جدول پ -۱-۲- حالت پایه حدود استثنایی برای شرایط بیان شده»ء اعداد پایه را به ضرایب زیر ضرب زمین‌شناسی ساده بافت متراکم شهری تونل‌های عمیق دستیابی مشکا به سرگمانه‌ها مسائل خاص و تراکم آنها را به چند صورت م ی‌های ژئوتکنیک (حفاری» آزمای ها به صورت تیپ» و 4 ازای هر ۱۰۰ متر طول تونل. بع عوامل زیر است: طول تونل» هدف و عملکرد ن میزان مفید بودن برنامه حفاری راهنمای ارزیابی نیازهای < هزینه حفاری و آزمایش درصد اجرا متوأن بیان کرد: و ژئوفیزیک) به صورت درصدی از هزینه‌های اجرایی» بایی تونلء قابلیت دسترسی به محل حفاری گمانه‌ها و هزینه ها در جدول پ -۱-۲ آمده است. حالت پایه مفروض یک تونل در محدوده شهری با عمق متوسط ۳۰ متر (۱۰۰ فوت) است. فاری‌های اکتشافی برای حفر تونل در سنگ طول گمانه‌ها برای هر ۱۰۰ متر طول تونل فاصله گمانه‌ها ۵ ۲-۵ ۲۳ ۰۳/0 فاصله گمانه‌ها به نسبت عمق تونل افزایش می‌یابند -------- صفحهٔ بعد -------- ۲- خحفاری‌های اکتشافی ۱-۲ وسایل و روش‌های حفاری وسایل و روش‌های حفاری‌های اکتشافی و نمونه‌گیری با جزییات مربوطه در ۳۳۸۸۱۱۱۰-۱-۱۸۰۴ (و دستورالعمل مربوط به 6۹ ۴ م۲00۲ .115) آمده است. متداول‌ترین قطر برای حفاری و کارهای زیرزمینی )۲12 است که قطر آن ۷۶ میلی‌متر می‌باشد. ۲-۲ حفاری‌های عمیق و نمونه‌گیری برای گمانه‌های عمیق, استفاده از دستگاه‌های کابلی" معمول است. در این روش» مغزه‌گیر با کابل به ته چاهک فرستاده می‌شود. پس از پایان مغزه‌گیری» مغزه‌گیر بالا کشیده شده و مغزه را از آن بیرون می‌آورند. بدین ترتیب از اتلاف وقت ناشی از بالا و پایین بردن میلهً حفاری جلوگیری می‌شود. گاهی مغزه‌گیری از اعماق معین لازم است و بقیه حفاری بدون مغزه‌گیری انجام می‌شود. بنابراین غالبا تمامی طول حفاری, مورد توجه بوده و از آن مغزه گرفته می‌شود. اگر در تمامی طول چاهک گمانه, بررسی‌های ژئوفیزیک انجام شده باشدء به علت امکان همبستگی بین نتایج ژئوفیزیک و لوگ. گمانه‌ها تنها در محدوده سازه زیرزمینی مغزه‌گیری لازم خواهد شد. ۲-۲ آزمایش‌های سنگ دست‌نخورده و توده سنگ ۱-۳-۲ کلیات آزمایش‌های آزمایشگاهی» ارزیابی کمی ویژگی‌های نمونه‌های سالم سنگ است. آزمایش‌های آزمایشگاهی الزاماً معرف ویژگی‌های توده سنگ در محل‌هایی که تحت تأثیر درزه‌هاء صفحات لایه‌بندی و لایه‌بندی‌هایی می‌باشندء نخواهد بود. از طرف دیگرء مکانیزم رفتارهای آزمایش شده در لابراتوار با مکانیزم رفتاری مورد تجربه در محل فرق دارد. به این ترتیب» آزمایش‌های ۳-۳-۲ آزمایش د رکمانه‌ها و ترانشه‌ها یآزمایشی تعدادی از مشخصات لازم برای حفر تونل‌ها تنها در محل و با آزمایش در داخل گمانه یا در ترانشه‌های آزمایشی به دست می‌آیند. روش‌های استاندارد برای آزمایش‌های برجا (در محل)» توسط ۸۹7۸ تألیف و توسط /150" و /7۱ توصیه شده‌اند. 6 ۷۷/1۳۵ - | 5 1۵۵6 01 براع 500 [۵ 11۵110 - 2 [۵ا۱/12۵0 ع زا10۵1 ۵۵ - 3 ۱۰۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ آزمایش‌های برجا متداول‌ترین آزمایش‌های برجا در جدول پ -۲-۲ آمده‌اند. آزمایش‌های آبگذری را با استفاده از پکرها" برای جداسازی قطعات در گمانه انجام می‌دهند. غالباً از دو پکر برای آزمایش در طول‌های ۳ تا ۶ متر (۱۰ تا ۲۰ فوت) استفاده می‌شود. در ته گمانه از تک پکر استفاده می‌شود. در هر موردی که مسئله آب زیرزمینی مطرح باشد» آزمایش نفوذپذیری باید انجام شود. جدول پ -۳-۲- روس‌های متداول آزمایش رس 3 هه ۰ ۰" ۲ ۰۰ 3 ۰ ۰ ۳ ۰ پ ۴ شرایط تنشی موجود (برجا) روش دفتر معادن ایالات متحده برای تعییر شکل گمانه ترک‌های هیدرولیکی و مغزه‌گیری ۰.۰ .2*2 ۰ ۷ پرسیومتری در سنگ‌های نرم آع ۰ آ. 3 ۰۰ ۰۰ 1 4 ار ه ۰ ۸ . 0 ازمایش تزریق آب با فشار ثابت» روش فشار ضربه‌ای و ازمایش پمپ متداول برای ژئوفیزیک رو به پایین در گمانه‌ها ارائه شده است. ترکیب‌های متداول برای ژئوفیزیک را می‌توان به ترتیب زیر بیان کرد: - اندازه‌گیری قطر گمانه و تعیین نقاط شستگی,» به روش 108 12016۲-)» - پتانسیل نقطه‌ای برای اندازه‌گیری تغییرات احتمالی بین یک نقطه در زیر زمین و یک نقطه مبداًء و - روش گاما برای اندازه‌گیری تشعشع گاما از مواد رادیواکتیو در زمین. 5 - |[ 65 0۴ ۳۵۲ .کن] - 2 8[ ۲1۷۵۲۵ - 3 8 - 4 1 006[ ۳1۵1 - 5 ال 0۲6016 2060ما[ را ق11۵1 - 6 0 ٩66‏ |۳۷ ۳۳۵۵۳۵ - 8 120۵۵ - 9 ۱۰۵ -------- صفحهٔ بعد -------- سایر روش‌های گمانه‌ای برای تحسم شکل از جدار گمانه (با کنترل زیرواسکوپی) و اطلاعات لازم در زمینه دانسیته» تخلخل و سرعت عبور امواج صوتی در سنگ انجام می‌شود. روش‌های سایسمیک در گمانه‌ها شامل آزمایش‌های گمانه به 2 ۰ ۱ ۰ تا ۰ ۰ ۶ ه ۰ گمانه و یا روش‌های انتخاب منبع در سطح زمین و ژئوفون در چاهک و یا برعکس می‌باشد. (شاخص) توصیه شده‌اند که برای انطباق با سایر شرایط و مقایسه به کار می‌روند. حال آنکه برخی دیگر فقط ویژگی‌های مهم جدول پ -۳-۲- آزمایش‌های آزمایشگاهی وابستگی به زمان آبگذری» کانی‌شناسی | ویژگی‌های خزش, ضریب آبگذری» آنالیز مقاطع نا زک آنالیز تغییرات دما و آزمایش اشعه )2 ۵-۳-۲ موارد استفاده از ننای جآزمایش‌ها یآزمایشگاهی و برجا در زیر عنوان موارد استفاده از نتایج آزمایش‌ها به صورت فهرست‌وار قید شده است: ۱-۵-۳-۲ نثتعییرات سک الف - آزمایش‌های شاخص, و ب - آزمایش‌های بارگذاری نقطه‌ای. | - 0055 ۵۵ ۱۰۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۵-۳۲ همگنی توده سنگ الف - آزمایش فشاری تک محوری» و ۳-۵-۲-۲ پایداری سنک‌های نترک خورده الف - شاخص توده سنگ., ب - مقاومت فشاری تک محوری, پ - مقاومت برشی در سطوح ترک» و ت - تنش‌ها در توده برجا. ۴-۵-۳-۲ فشار و دب یآب زیرزمینی الف - آبگذری در محل, ب - اندازه‌گیری فشار آب در محل, ۵-۵-۳-۲ حساسیت توده در شرایط قرا ر گرفتن در برابر هوا و نوسانات آب زیرزمینی الف - آزمایش پایداری » ب <- شاخص تورم ث - کانی‌ها. ۶-۵-۳-۳ مدل‌ساز یکامپیوتری الف - تنش‌ها در توده برجاء پ - نسبت پواسون» و ۲ 1 ۱:۷ ماه[ - | -------- صفحهٔ بعد -------- ۷-۵-۳۲ اجرا یکار با استفاده از ۲8۱/۸ الف - مقاومت فشاری تک محوری؛ پ - سختی و مقاومت در برابر سایش» و ت - کانی. آزمایش‌های شاخص روی توده» آزمایش‌های شاخص آزمایشگاهی و همچنین آزمایش‌های لازم برای طراحی‌ها در محل و لابراتوار و اندازه‌گیری و ابزارهای لازم در نشریات /15118 بیان شده که مراجعه به آن لازم است. ۴-۲ روش‌های طبقه‌بندی توده سنگ" غالباً طبقه‌بندی توده سنگ برای منظورهای مهندسی, از تجربیات اجرایی و عملی به‌دست آمده است. طبقه‌بندی سنگه توده سنگ و ساختمان سنگ که در زمین‌شناسی و ژئوتکنیک مهندسی به کار می‌رود» نه تنها تابع تغییرات کیفی سنگ, بلکه انتخاب ویژگی‌ها از روی طبقه‌بندی انتخاب شده نیز می‌باشد. طبقه‌بندی‌های معروف که امروزه در طراحی سازه‌های زیرزمینی به کار می‌روند» در این پیوست معرفی و استفاده از آزها در محاسبات حفاظ‌ها در پیوست شماره ۴ آمده است. ۱-۳-۳ روس بار سنکگ استفاده از یک طبقه‌بندی» برای محاسبه حفاظت‌های تونل‌هاء اولین بار توسط ترزاقی (۱۹۴۶) پیشنهاد شد. توصیه وی برای محاسبه عناصر جدار و عناصر طولی برای آنواع سنگ بود. این روش مبتنی بر شرایط مشاهداتی سنگ بوده و حتی امروزه هم در صورت استفاده از شبکه حفاظ‌های جدار و عناصر موقت فولادی از آن استفاده می‌گردد. ۳-۴-۲ شاخ صکیفی سنگ (800)" این شاخص (که توسط دیر" و همکاران ۱۹۶۷ و ۱۹۶۸) به کار رفته. یک شاخص کمی برای تعیین میزان شکستگی و ترک در توده سنگ بر آساس بازیافت مغزه می‌باشد. (آ4] شاخص عملی است و با شمارش تمامی قطعات مغزه با طول‌های بیش از ۰ میلی‌متر (۴ اینچ) به عنوان مغزه و بازیافت آن به صورت درصدی از طول کل حفاری شده محاسبه می‌شود. رابطه ۹01 به صورت زیر است: طول کل مغزه‌گیری در یک ۱۰۰/1۹۵۲۱ * (طول مغزه‌هایی که طول هر یک بیش از ۱۰۰ میلی‌متر است)< (10) (01 شاخص به صورت تیپ مربوط به مغزه‌های به قطر استاندارد (حداقل ۵۰ میلی‌متر بر طول گمانه‌ای که حداقل ۵ متر معادل ۵ فوت است) می‌باشد. اگر چه میزان شکستگی و ترک‌ها در توده سنگ» عامل قابل توجهی در تعیین عناصر 0 5۵1۵۵ ,1981 - 095 ۷/010 اعادم‌وو نگ /150 وصنمانصمص هه مناد ۲ «منامهامها 006 - | 60 وانامس0 6لمم۸ - 2 3-۲ ۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- زیرزمینی» تنش‌ها در توده برجاء شرایط شکستگی و ترک‌های توده و جهات آنها و ابعاد گشودگی می‌باشد. در جدول پ -۴-۲ سامانه‌های طبقه‌بندی عمومی» و در جدول پ -۵-۳ کیفیت سنگ بر اساس طبقه‌بندی ۳01 ارائه : . : ۰ ۱ جدول پ -۴-۲- سامانه‌های طبقه‌بندی عمده که امروزه به کار می‌روند (بارتون - ۱۹۸۸) جدول پ‌ ِ-۵-۲ - تشسریح کیفیت سنگ بر اساس شاخص 1107 (بر اساس دیبر سال ۹۸۸( 0 - | ها - 2 0 - 3 10۵/54 - 4 ۱۰۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۴-۲ طیقه‌بندی ساختمانی سنگ! (۲5) این روش مبتنی بر ارزیابی‌های حاصل از شرایط ۵۳ پروژه تونل بوده و یک روش کمی است که به استناد آن» ضمن تشریح کیفی توده سنگء می‌توان حفاظ‌های لازم و حفاظت‌های جدار را انتخاب کرد. عوامل مربوط به شرایط زمین‌شناسی و حفاری با سه پارامتر اصلی ۰۸ 8 و ۴ بیان می‌شوند (ویکهام» تیدمان ", اسکینر " ۱۹۷۲ و اسکینر ۱۹۸۸). پارامتر (۸) شاخص ععمده برای ساختمان سنگی است که تونل در آن حفر شده و بر اساس منشأً و اصل سنگ محاسبه می‌شود. پارامتر (18) تشریح کننده اثرات تیپ ناپیوستگی‌ها در راستای تونل و براساس فواصل درزه‌هاء امتداد آنها و محور تونل می‌باشد. پارامتر (۴) شامل اثر جریان آب زیرزمینی (برمبنای کیفیت کلی توده سنگ) شرایط درزه و جریان آب زیرزمینی می‌باشد. کمیت ]5 برای هر مقطع تونل,» با جمع کردن مقادیر عددی هر سه پارامتر به دست می‌آید: + ( + ۸۹-۸ از روی 35 شاخص 1" (نیاز به حفاظت موقت تونل) به دست می‌آید. در بخش پنجم این مجموعه طبقه‌بندی 514 و ۴-۳-۳ سامانه طیفه‌بندی زئومکانیکی توده سنک این سامانه» یک روش کمی برای تشریح کیفیت توده سنگ و انتخاب حفاظهای مناسب و برآورد زمان پایداری حفاری بدون حفاظ می‌باشد. در این محاسبه»ء از شش مشخصه سنگ شامل مقاومت سنگ بکر 101 فاصله درزه‌هاء شرایط و کیفیت درزه‌ها و ناپیوستگی‌هاء شرایط آب زیرزمینی و امتداد درزه‌ها یا ناپیوستگی‌ها نسبت به حفاری می‌باشند. ۵-۲ اکتشافات بزرگ مقیاس علاوه بر اکتشافات ژئوفیزیک و بررسی‌های ژئوتکنیک» نتایج برخی بررسی‌های بزرگ مقیاس برای پروژه‌های سازه‌های ۱-۵-۲ خحفر ترانشه‌ها و چال‌های آزمایشی برای ویژگی‌های پی سازه‌ها (از جمله سدها) ورودی تونل‌ها. ۲-۵-۲ انفجارهای آزمایشی برای بهره‌برداری از معادن. ۳-۵-۲ آزمایش‌های پمپاز یا آبکشی برای پی‌های عمیق آبدار و همچنین تونل‌هایی که از زمین‌های نرم عبور می‌کنند. ۴-۵-۲ آزمایش‌های تزریق که کاربرد آنها بیشتر برای تزریق در پی سدها و ندرتاً در پروژه تونل‌ها می‌باشد. ۵-۵-۲ گمانه‌های با قطر زیاد برای مشاهده جداره چاه. [| - 1300 51۳۵۳۵ 8 2 - 11000 3 - 7 4 - ۲۱۲ 0 ۱۱۰ -------- صفحهٔ بعد -------- قبیل بارگذاری صفحه‌ای» جک تخت و جک شعاعی و سایر آزمایش‌ها به عمل می‌آید. همچنین از این تونل‌ها برای مشاهده کیفیت سنگ و طراحی حفاظ‌ها استفاده می‌شود. ۶-۴۲ کیفیت توده سنگ! (0) در این سامانه» شش پارامتر برای تشریح کیفیت سنگ (0)) به صورت زیر ترکیب می‌شود: ری علری /800- ۳ رل 10 ۰ که در این ترکیب: << تعداد گروه درزه‌هاء ۳ - نسبت کاهش تنش. سه نسبتی که مربوط به کیفیت توده سنگ (0)) هستند. آندازه‌گیری‌های خام شرایط فیزیکی برای تعریف توده سنگ 012 می‌باشند. یک شاخص هندسی است که ممکن است به عنوان اندازه قطعه سنگ تعبیر شود. شاخص مقاومت 3 1 ۷-۲ ارائه اطلاعات ژئوتکنیک تمامی اطلاعات ژئوتکنیک باید در اختیار پیمانکارانی که در مناقصه شرکت می‌کنند قرار داده شود. از جمله استاندارهایی که در با توجه به حجم زیاد اطلاعات مربوط به حفاری‌ها و آزمایش‌هاء غالباً گنجانیدن تمامی آنها در اسناد مناقصه عملی و مناسب نیست. در هر پروژه بسته به ویژگی و اهمیت آن, اطلاعات لازم انتخاب و ارائه می‌شوند و بقیه اطلاعات برای ملاحظه و ) دده۸/1 ۵۵۴ - | ۱۱۱ -------- صفحهٔ بعد -------- اطلاع پیمانکاران در دسترس آنان قرار داده می‌شود. لوگ چاهک‌هاء ترانشه‌های آزمایشی و گالری اکتشافی, ضمیمه اسناد مناقصه می‌شوند. گزارش مختصر طراحی‌های ژئوتکنیک (01514)) را می‌توان در اسناد مناقصه آورد. در این گزارش» بهترین برآورد گروه طراحی در مورد شرایط زمین و چگونگی تأثیر داده‌های ژئوتکنیک روی طراحی‌ها منظور می‌شود. البته چنین گزارشی برای پیمانکار به عنوان پایه‌ای برای طرح ادعا در مورد تغییرات زمین خواهد بود. بنابراین در تدوین این گزارش, باید دقت‌های لازم به کار رود. در این زمینه به ۸50 (۱۹۹۱) می‌توان مراجعه نمود. ۸-۲ اکتشافات زمین‌شناسی دوره ساخت گاهی در دوره ساخت بر اثر یک یا چند دلیل که در زیر به آنها اشاره می‌شودء اکتشافات اضافی برای دسترسی به اطلاعات بیشتر لازم می‌شود: - حفاری‌های اکتشافی در جبهه حفاری پیش‌رونده در حال اجراء برای بررسی وجود احتمالی آب یا احتمال وجود زمین سست یا غارهای آهکی یا دره‌های مدفون یا لایه‌بندی در پروفیل‌های هوازده. -‏ طبقه‌بندی توده سنگ برای تعیین و انتخاب روش‌های حفاظت. - تعیین شرایط نهایی و یا اعمال دقت بیشتر در ویژگی‌های مفروض برای استفاده در محاسبات نهایی پوشش تونل شامل حذف پوشش. - تهیه نقشه به عنوان داده‌هایی که در آینده برای اهداف بهره‌برداری» بازدید و تعمیرات مورد استفاده قرار می‌گیرند. حفاری‌های گفته شده غالباً توسط دستگاه ضربه‌ای و به طولی بیشتر از پیشرفت روزانه انجام می‌شود. میزان (پیشرفت) حفاری ثبت خواهد شد. در فواصل زمانی» این حفاری‌ها برای بررسی وضع آب زیرزمینی موقوف می‌شود. اگر احتمال برخورد آب زیرزمینی با فشار بالا موجود باشدء در حفاری از پکرها استفاده می‌شود. در مواردی حفاری با استفاده از شیلدهایی برای مقابله با چهش آب انجام می‌گردد. حفاری‌های اکتشافی همزمان با حفر چال‌ها انجام می‌شود. در صورت استفاده از /781 هنگام حفاری گمانه؛ دستگاه کار اگر حفاظت‌های اولیه بر اساس ویژگی‌های واقعی زمین انتخاب شده باشند» پس از هر دوره انفجار (و در حفاری با تی.بی.ام به صورت مداوم) بررسی زمین‌شناسی به عمل می‌آید. تهیه نقشه کامل براساس متد 0 زمان‌بر» دشوار و غالباً غیرلازم است. در صورت نیاز به تهیه نقشه دقیقء تا زمانی که سنگ تازه است این کار باید انجام شود. روش‌های انجام کار که توسط زمین‌شناس بیش از حفاظت‌های پوششی انجام می‌شود در ۱۱۱۰-۱-۱۸۰۴ ۳۸ آمده است. ۱۱۲ -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه در این پیوست. روش‌های مختلف اجرای حفاری تونل‌ها و مغارها و برخی عوامل,» و ویژگی‌های مهم در هر روش و نیز تعاریف لازم آمده است. به روش‌های حفاری با استفاده از مواد ناریه که از دیرباز شناخته شده و متداول است اشاره گردیده, ضمن اینکه روش‌های جدید نیز در حدی که خواننده آگاهی اولیه به آنها پیدا کند تعریف شده‌اند. ۱- حفر توئل با استفاده از مواد ناریه برخی از جزییات مربوط به حفر تونل‌ها با استفاده از مواد ناریه» در زیر تشریح شده‌اند: ۱-۱ برش کوه‌ای یا بادیزنی ۲-۱ خحفاری‌های آتشباری در حفاری‌های آتشباری", چال‌ها موازی همدیگر و غالبا چهار چال نزدیک هم ایجاد می‌گردد که دو چال خرج‌گذاری می‌شود. به جای این آرایش, ممکن است یک یا دو چال با قطر زیاد (معمولاً ۱۳۵ میلی‌متر) بدون خرج‌گذاری نیز حفر شود. سایر چال‌ها به صورتی جانمایی می‌شوند که هنگام آتشباری به فضای خالی ریزش کند. چال‌هایی که بلافاصله در بیرون حفاری هستند. برای محدود کردن مقطع می‌باشند که به آنها چال‌های رهایی" یا گسترش * گفته می‌شود. آخرین چال‌هاء چال‌های کنتور با تراش " در محیط هستند (چال‌های محیطی). ۱ محیط کار جال‌های محیطی با زاویه انحراف کوچکی به سمت بیرون حفر می‌شوند. میزان تئوریک انحراف از دیواره حدود ۱۰۰ میلی‌متر می‌باشد. ابعاد دستگاه‌های حفر چال, عقب‌نشینی از دیوار را لازم می‌سازد. حفاری‌های متوالی سبب می‌شود که راستای دیوار تونل به صورت زیگزاگ (مضرس) ایجاد شود. به این ترتیب» غالباً حفاری بیش از ابعاد تئوریک اجتناب‌ناپذیر است. بان ۹/۳ - | آبا0 ۲۵ - 2 0 3-1۳۵۵ باه با( - 4 1 - 5 6-60 7-0 ۱۱۳ -------- صفحهٔ بعد -------- برای کنترل توالی و زمان انفجارء غالباً تأخیر در انفجارء با استفاده از چاشنی‌های برقی لازم می‌شود. چاشنی‌ها انواع مختلف دارند. تأخیرهای میلی ثانیه" سریع و دامنه تأخیر آنها بین ۲۵ تا ۵۰ میلی ثانیه است. تأخیرات بعدی کندتر هستند (چاشنی‌های تا ۲۴ میلی ثانیه تأخیر معمولاً مورد استفاده‌اند). تأخیرها باید طوری انتخاب شوند که توده‌های سنگ قبل از انفجار بعدی به بیرون پرت شده باشد. چاشنی‌های حدود میلی‌ثانیه در یک بخش آتشباری کار گذاشته شده و تأخیر نیم ثانیه برای بقیه به کار می‌رود. ۴-۱ موادناریه در انفجار» معمولاً مواد کمکی در کنار دینامیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع این موادء از نظر میزان خرج‌گذاری در متر طول چال, قطر چال» سرعت انفجارء انواع گازهای ناشی از انفجارء مقاومت در برابر آب و سایر ویژگی‌ها متفاوت می‌باشند. در سنگ‌های خشک, معمولاً از "آنفو" (مخلوط نیترات آمونیوم و روغن موتور) استفاده می‌شود. در چال‌های تراش یا نازک‌کاری» از مواد کمکی مخصوص که میزان مصرف کمی دارند استفاده می‌گردد. قطر متوسط چال‌های آتشباری ۴۵ تا ۵۱ میلی‌متر است. چوبه‌های مواد کمکی به قطر ۴۰ میلی‌متر در چال‌های معمولی و به قطر ۲۵ میلی‌متر در چال‌های تراش کار گذاشته شده و غالباً لایه فوقانی بسته می‌شود. ۵-۱ فاکتور پودر - فاکتور چال غالباً دو پارامتر از طراحی انفجار (آتشباری) به دست می‌آید که عبارتند از: فاکتور پودر یا خرج ویژه (مقدار مواد منفجره بر حسب کیلوگرم برای ترکاندن هر مترمکعب سنگ) و فاکتور چال (طول کل چاله‌ها در حجم سنگی که ترکانده می‌شود برحسب متر بر مترمکعب). این دو عددء شاخص‌های عمومی انفحار هستند که با استفاده از آنها می‌توان آرایش چال‌ها را در روش‌های مختلف مقایسه نمود. سنگ‌های با تخلخل زیادء گاه فاکتور پودر بالایی دارند. برای اغلب تونل‌هاء فاکتور پودر بین ۰/۶ تا ۵ کیلوگرم بر مترمکعب سنگ است. برای تونل‌های با سطح مقطع بیشتر از ۳۰ مترمربع» فاکتور پودر حدود ۱ کیلوگرم بر مترمکعب سنگ می‌باشد در حالی که برای سطح مقطع کمتر از ۱۰ مترمربع در همان نوع زمین» ضریب پودر تا ۳ کیلوگرم بر مترمکعب می‌رسد. فاکتور چال تیپ بین ۰/۸ تا ۶ مترمکعب سنگ است. در شکل پ -۱-۳ یک مقطع تیپ با مساحت ۱۹/۵ مترمربع با ۴۰ چال برای یک دور آتشباری با فاکتور پودر ‎۱/٩‏ کیلوگرم بر مترمکعب و ضریب چال ۲/۲ متربر مترمکعب نشان داده شده است. نمودارهای پ -۱-۳ و پ ۲-۳۳ فاکتور پودر و طول لازم برای چال را به صورت تیپ نمایش می‌دهند. عمق هر چال ۳/۲ متر و پیشرفت حفاری در هر مرحله ۲ متر است. برخی از جزییات حفاری که کلیات آن در بندهای قبلی مورد استفاده قرار گرفتند.ء در ادامه تشریح می‌شوند. 1۱ 18 - 2 ۱۱۴ -------- صفحهٔ بعد -------- چاشنی های نیم ثانیه چاشنی های ۲۵ میلی ثانیه 0 ی : : : 0 6 0 5 3 4 0 3 ۰ ۰ ۰ 2 ۰ 0 ۳ ح و و 6 1 5 1 َِ یی 0 0 وج جک و 0/17 ۹۹ و زور 6 زر ررته در ادا ار سشکل پ - ۱-۳- روس پرسون ۸ ۶ 4 بزس ۱ [۸ شرایط زمین 4 وس ۴ سخت - توده 1 ۳ ۱ سم ۲ ۰ ۴ مک مت ۶.۰ ۵۰ ۴۰ ۳۰ ۳۰ ۹۱۰ سطح مقطع تونل ( متر مربع) نمودار پ - ۱-۳- فاکتور تیپ پودر ۱۱۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ی 1000 لش 50 ۱ 7/00 وا چرء 8ا//20۴7 00 1 یاس شذه 500 82 مکش / 100 300 230 ِ 0 مه ۹ ۱30 ۵ ؟ 1 خ ی 4 0 / 0 ۹ 30 25 20 15 ۱ 60 ههبج ب0ه ۵ 6۵ 0۵ ‌ ۱۹ 60 هه که 6 686۵ 0۵ نت 5 5 گ 85 8 5 تقد ک که ک کع وروی ی و رم هک ۹ فاصله محل انفجار تا نقاط بررسی رفتار ( بر حسب متر) ۶-۱ انفجار کنترل شده ۱-۶-۱ انفحار مطلوب» عملکردی است که در آن, سنگ‌های باقی‌مانده سالم یا با حداقل صدمه بوده و انفحار حفره اضافی " حداقل داشته باشد. این هدف, با انفحار کنترل شده به‌دست می‌آید. کنترل صدمات وارده به توده سنگ و برش اضافی, امتیازات فراوان دارد از جمله: - حداقل صدمه وارده به سنگ سبب پایداری بیشتر و بی‌نیازی به حفاظ‌های موقت و دائم است. - در تونل‌های بدون پوشش, نبود برش اضافی» سطح هیدرولیکی صاف‌تری به دست می‌دهد. ۵۴ 0۷۵۳ - | ۱۱۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲-۶-۱ انفجار کنترل شده» نیازمند چال‌های محیطی نزدیک‌تر است. در این چال‌هاء خرج‌گذاری سبک‌تر از سایر چال‌ها است. قاعدتاً فاصله چال‌های تراش (محیطی) ۱۲ تا ۱۵ برابر قطر چال در سنگ‌های خوب و ۶ تا ۸ برابر قطر چال در سنگ‌های ضعیف و درز و شکافدار است. از آنجا که در این نوع کارء تعداد چال‌ها بیشتر از آتشباری‌های معمولی است» به علت همین امر و چال‌زنی بیشترء پیمانکاران غالباً از انجام حفاری از این نوع استقبال نمی‌کنند. ۲-۶-۱ باید توجه داشت که انفحار کنترل شده» بیشتر و فراتر از طراحی چال‌های محیطی است. صدمات به توده سنگ ممکن است پیش از انفجار چال‌های تراش (محیطی) اتفاق افتد. در انفجار کنترل شده زئومتری هر دور انفجار» قطر چال‌هاء خرج‌گذاری چال‌ها و فواصل چال‌هاء زمان‌های تأخیر و سرانجام دقت عمل مطلوب ضرورت دارد. ۴-۶-۱ از عوامل کلیدی در انفجارهای کنترل شده» دقت در حفر چال‌ها است. انحراف از راستاها سبب برش‌های خارج از محدوده و ایجاد سطوح نامنظم می‌گردد. برای دقت عمل, امروزه از جامبوهای با کنترل‌های کامپیوتری استفاده می‌شود. ۵-۶-۱ بازدید سطوح بعد از انفجارء راهنمای خوبی برای ارزیابی دقت چال‌زنی و ملاحظه تأثیر روش انفجار کنترل شده به حساب می‌آید. برای رعایت استانداردء به ۳۸۱۱۱۰-۲-۲۹۰۱ مراجعه شود. ۷-۱ ارتعاش‌های انفجار انفجارء طبعاً ارتعاش‌هایی ایجاد می‌کند که در جسم زمین به صورت امواج جابه‌جایی یا تنشی پخش می‌شود. این ارتعاش‌ها اگر شدید باشند, موجب ایجاد صدمات عمومی یا ناراحتی‌هایی برای مردم می‌شود. کنترل ارتعاش خصوصاً در مناطق مسکونی و شهری مهم است. ثبت و کنترل انفجار با جزییات در چند نشریه از جمله دودینگ آمده است. ۱-۷-۱ شدت احساس ارتعاش‌های انفجار در فاصله معین از محل انفجار تابع عوامل زیر است: - کل خرج‌گذاری در هر تأخیر (تأخیرهای با فاصله زمانی ۸ میلی‌ثانیه برای تفکیک دو انفجار کافی است. به این معنی که با این فاصله زمانیء امواج ۵ انفجار در هم تداخل خواهد داشت). - فاصله نقطه مورد نظر از محل انفجار. - ویژگی‌های زمین (سنگ‌های با مدول بالاء امکان عبور امواج با فرکانس بالاتر را دارند. حال آنکه این امواج در مصالح مثل خاک سریعاً تخفیف یافته و از بین می‌روند). - میزان محدود بودن چال یا انفجار (هر چه میزان محاط بودن بیشتر باشد» درصد بیشتری از انرژی کل به صورت انرژی موّثر در انفجار عمل می‌کند). - ویژگی هندسی محل, گاهی موجب تشدید ارتعاش می‌شود (مانند تأثیر وجود لایه‌های نرم و سخت). برای یک خرج‌گذاری معین و در فاصله مطلوب, شدت لرزش را می‌توان از قوانین "مقیاس* کردن به دست آورد. از متداول‌ترین مقیاس‌هاء اصل ریشه دوم است که به موجب آنء شدت ارتعاش تابع ریشه دوم خرج (/۷) می‌باشد. مهم‌ترین عامل یا پارامتر سرعت اوج (حداکثر) ذره است که از رابطه زیر به دست می‌آید: لب ی 0 (۱985) 00۵۳۵ -۱ ۱۱۷۷ -------- صفحهٔ بعد -------- در این رابطه (] توانی است عددی که به صورت تجربی به دست می‌آید. کیت پل ) را فاصله مقیاس شده می‌گویند و 1 سرعت اوج (حداکثر) در فاصله مقیاس برابر واحد می‌باشد. اگر سرعت اوج و فاصله مقیاس شده در مختصات لوگ - لوگ ترسیم شوندء خطوط مستقیم حاصل خواهد شد. در این نمایش, واحدها: (] بر حسب مترء ۷۷ بر حسب کیلوگرم مواد منفجره» ۷ بر حسب میلی‌متر بر ثانیه و 1[ به طوری گفته شد سرعت اوج در فاصله مقیاس شده‌ای برابر واحد است. مقدار [] به ویژگی‌های انفحار بستگی دارد. مقدار تیپ [] بین ۰ تا ۸۰۰ (در سیستم متریک) است. برای یک واحد ژئولوژیک متوسطء برای انفجار یک مرحلهء مقدار 11 حدود ۰۲۵۰ برای انفجار شکل حدود ۲۰۰ و برای چاله‌های تراش ۱۵۰ می‌باشد. مقدار 11 برای دورهای انفجار کوچک, غالباً کمتر است. عدد 8 (توان رابطه) بین ۰/۷۵ و ۱/۷۵ است که معمولاً ۱/۶۰ گرفته می‌شود. برای یک سایت معین, رابطه تجربی را از انفجارهای آزمایشی به دست آورده و نمودار لوگ - لوگ را ترسیم می‌کنند. فاکتورهای متعددی روی سرعت اندازه‌گیری شده موّْئر می‌باشند و رابطهٌ دقیقی از پیش موجود نیست. نمودار تیپ برای نشان دادن سرعت اوج ارتعاش در مقابل فاصله مقیاس شده در نمودارهای پ -۲-۳ و پ -- ۳-۲ آرائه شده است. رابطه تیپ بین مقدار خرج‌گذاری مجاز در هر تأخیر و فاصله برای سرعت ارتعاش محدود به ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه (۲ اینج بر ثانیه) در جدول پ -۱-۳ نشان داده شده است. جدول پ -۱-۳- مقدار خرج‌گذاری تیپ مجاز در هر تأخیر" ی ۱ برگرفته از 1992 50/5 ۱۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲-۷-۱ منطقه ایس منطقه غیر ابمتی ه‌ 665 ت0۵ هت صحمف دص ۲ ۳۵ ۵ 8 895 8 8 885ع5282 ط ک ۴ ه هه ص۱ص ۲ (۲۳ ره سس ِ فاصله مقیاس شده حداکثر ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه» به ساختمان‌های مسکونی یا سایر ساختمان‌ها آسیبی وارد نمی‌کند. در واقع» ساختمان‌های با اجرای خوب, سرعت‌های بیشتر را می‌توانند تحمل کنند ولی سرعت ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه» حد سرعت ناشی از انفجار در نظر گرفته می‌شود. در صورتی که انفجار در مجاورت بتن تازه باشد» حفظ سلامت بتن لازم است. بتن با عمر ۱۰ روزء غالباً می‌تواند در برابر سرعت ۲۵۰ میلی‌متر در ثانیه یا بیشتر پایدار باشد. بتن خیلی تازه که هنوز خودش را نگرفته. حداکثر سرعت مجاز حدود ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه یا بیشتر دارد ولی بتن‌های تازه که خودشان را گرفته‌اند دجار صدمه می‌شوند. در این حالتء برای بتنی که حداقل ۳ روز از عمر آن گذشته است.» سرعت حداقل ۶ میلی‌متر بر ثانیه و سرعت حداکثر به ۱۱۹ -------- صفحهٔ بعد -------- در سنگ‌های سالم سرعت‌های ارتعاش متر از ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر بر ثانیه بسته به مقاومت سنگ» ترک‌های موئی " ایجاد نمی‌نماید. ۳-۷-۱ حساسیت مردم در مقابل انفحارء طبعاً بسیار بیشتر از ساختمان‌ها است. معمولاً سرعت ارتعاش کم حدود ۵ میلی‌متر بر ثانیه قابل احساس بوده و در حد ۲۰ میلی‌متر در ثانیه آزار دهنده است. احساس ارتعاشات توسط مردم تا اندازه‌ای بالاتر احساس می‌شوند. انفجار در ساعت‌های شبء» شکایت‌ها و ناراحتی‌های بیشتری تولید می‌کند. در مناطق شهری و تجمع جمعیت. مراعات کدهای استاندارد خاص لازم است. دفتر معادن ایالات متحده " توصیه‌هایی برای حداکثر سرعت به عمل آورده که در فقدان استانداردها می‌توانند کاربرد داشته باشند. ۴-۷-۱ برخی محاسبات مربوط به محدودیت‌ها: با توجه به اهمیت عملیات آتشباری» در این پیوست برخی محاسبات و محدودیت‌های لازم که مراعات و توجه به آنها در عملیات لازم است. آورده شده‌اند. در انفجارء اگر ا طول موج (فوت) ۳ فرکانس امواج (هرتز) و ۷ سرعت پخش امواج (فوت بر ثانیه) باشد: ۳۸ -< ۷ 1175 5 6 ۷ اس رش مر ۸ و۲۶ برع ۵-4 در صورتی که انفجار در سطح زمین انحام شود.ء افزایش فشار ۳ (بر حسب [۳۵) از رابطه زیر به دست می‌آید: 1 1۱1407 ۳-6 )) ۱۵/-| (1980 باه اع۵ 5(51۵) 2/۱۵05 اه بفساقا 115۰ - 2 ۱۳۰ -------- صفحهٔ بعد -------- ۷ <* وزن حداکثر مواد منفجره (بر حسب پوند) در هر تأخیرء و تراز فشار صوت از رابطه زیر به دست می‌آید: ۳ 16 - 004 6/958 برای کنترل ارتعاش» طبعاً باید انفجار کنترل شود. کنترل توسط فاصله مقیاس شده انجام می‌شود. - 0 سس ار [] - /۱۷ س در رابطه بالا: ۵ < متغیری است که به محل بستگی داردء و < ثابتی است که به محل بستگی دارد. فاصله 0] (بر حسب فوت)» بخش بر جذر حداکثر مواد منفجره در هر تأخیر (بر حسب پوند) می‌باشد. در نمودار پ ۲-۳ رابطه بین مقدار مواد در هر آنفجار و فاصله (] و منطقه‌بندی در فواصل نشان داده شده است. رابطه بین فاصله مقیاس شده و سرعت درات (در سیستم انگلیسی) در نمودار پ -۳-۲ نشان داده شده است. در نمودار پ -۴-۲ مسائل ایحاد شده برای مردم و سرعت درات نشان داده شده است. ۸-۱ روش‌های شناخته شده برای حفاری‌های انفجاری در اینجا روش‌های متداول و شناخته شده برای آشنایی با متدولوژی‌های اجرا آمده‌اند. وجه تفکیک عمده‌ای که باید قائل شدء حفر مقطع کامل و حفاری مرحله‌ای می‌باشد. ۱-۸-۱ اجرای تونل‌ها به روس مقطع کامل حفاری‌ها همراه با حفاظت‌ها انجام می‌شود. اتصالات, با گوه به همدیگر محکم می‌شوند. روش‌های متداول به این شرح [-۱-۱-۸ رو س انگلیسی در این روش تمامی مقطع از تاج تا کف, در مقاطعی با طول ۳ تا ۶ متر حفر می‌شود. پس از حفر بخش فوقانی (تاج) و نصب حفاظ بخش تاج, تکیه‌گاه‌های طرفین مستقر شده و سپس حفاری بخش فوقانی توسعه می‌یاید. مراحل کار در شکل‌های ۱۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- سازندهای سخت بهتر از زمین‌های نرم عمل می‌کند. ۳-۱-۸-۱ روئس حفاظت با عناصر مقاطع ([روئساتریشی) در این روش» بخش فوقانی مقطع (قسمت قوسی) حفاظت می‌شود. مانند حالت قبل, به فواصل ۵۰ تا ۱۰۰ متر یک شفت برای است. به عنوان یک اصل, تا زمانی که پوشش دائمی یک بخش (طول معینی از تونل) به پایان نرسیده, حفاری در بخش مجاور شروع نمی‌شود. طول قطعات» بین ۱/۵ تا ۱۲ متر است. فاصله بنایی تا حفاری» باید حداقل ۱۲ تا ۱۵ متر باشد تا انفجار صدمه‌ای به بتن وارد نکند. روش آتریشی از نظر مصرف قاب‌های زیادء روشی غیر اقتصادی است. بنابر همین ملاحظات» آمروزه روش جدید اتریشی ناتم! جایگزین روش اآتریشی شده است. در این روش از خاصیت قوس دادن به سنگ (به صورت موقت) استفاده به عمل می‌آید. حفاری‌ها ابتدا در بخش فوقانی سپس در بخش میانی بالا و بعد در کناره‌های پایینی و سرانجام در کرسی پایین انجام می‌شود. به محض آماده شدن مقطع تونل» بخش فوقانی هر چه سریع‌تر با پوشش نازکی از شاتکریت یا بتن پاشیدنی به بعد از این مرحله» برداشتن بخش میانی و بعد کناری پایین و سپس پوشش پاشیدنی در بخش پایین انجام می‌گردد. تقویت موقت قوس‌ها سبب افزایش پایداری طاق یا زمان پایداری می‌شود. تغییر شکل در نقاط مختلف, اندازه‌گیری و سپس در صورت نیازء تقویت‌های لازم اجرا می‌شود که ممکن است به اجرای پوشش بتنی دیگر منجر گردد. ۳-۱-۸-۱ رونس حفاظهای منحرک این روش جزو روش‌های تقریبا جدید است که با استفاده از عناصر متحرک فلزی اجرا می‌گردد. مراحل اجرا در این روش ارائه شده است. ۴-۱-۸-۱ رونس حفر بخش میانی در سنگ‌های با مقاومت کافی, حفر بخش میانی کاراًیی بیشتری دارد. مراحل اجرای کار در تصاویر نشان داده شده است. (۸1۱4) ۱0100 ه دعس 1 ۸۹۵ 31۵۳ - | ۱۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۳ را 0 0 د یه * و و مومت ی مج و و مه ۹۵ . -------- صفحهٔ بعد -------- تخته های حفاظ وی کنو کرت کیک کیک که ککص ۹/ / 7/7 0 قالب نند ۹/ ور اس الوار کشی چند مرحله ۳ 3 کَّ لا 8 جوا شکل پ - ۳-۳- نمای پرسپکتیو روش انگلیسی ۱۳۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- 59 3 رگ 1 ۳ 1 ۹ ۵ ار۴ َ ال ی ۰ ه ی ۰ ۹ ۱ ۸ ۱۱ 1 ۳ 1 ج کت که گ ادن 5 ِ : سس مس ان ۰ ۹ الص ای ی ([ 1 ۱ 91 لد جک ۳ ۰ س تس 11 5 [ ۰ ۱ چهم ۱۹۵ ی ۲۳ اس ۱ 1 1 1 ۳ مرچ ات ۱۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲- ۶۵ درصد از اینکه طاقت‌فرسا است. ۳- ۴۵ درصد شکایت از اینکه خیلی ناراحت‌کننده است. ۴- ۲۴ درصد شکایت از اینکه خیلی ناراحت‌کننده است. ۵- ۱۸ درصد شکایت از اینکه مزاحم است. ۶- ۹/۳ درصد شکایت از اینکه کاملاً قابل حس است. ۷- ۴/۵ درصد شکایت از اینکه محسوس است. ۸- ۱/۲ درصد شکایت از اینکه محسوس است. -۹٩‏ ۰/۰۸ درصد شکایت از اینکه می‌توان آنرا حس کرد. نمودار پ - ۴-۳- اثرات انفجار در فواصل مختلف از مرکز انفجار ۱۲۳۶ -------- صفحهٔ بعد -------- سس سم رز ) سس جح 1 و ای 1 برس ۱ لس ما ۱ 5 ال الا لد سا او ۹ لب 2 چچ 0 ۱ ۳ چوک 1 سا یه هه و و :7 ّ ز سم ام 7 ک ۳ 1 جر 03 ۹ 1 ۹ شمای رز لو را 1 5ب و سا 5 نشتل : ۷ ۸۰ لس تور ی 2 0 ۱ ۹ 1 چگ ات 1 ۱ طسب لا ۸ ۳ 13 کج ی پر یبوچ ۹ : ی ۱ هل رو عه ۹92 4 ۱ اه سر ۱۳۳ ۱ 5 ۱ 9" مر /ر سلس | ن ۵ ِ ۱ ۱ په // ۹ ۰ ز ی ۹ یچم > ۳ ۹ ۰ / 5 د سس ۳ ۳ ه ۹ سس ساسا ۱۲۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۸-۱ اجرای نونل‌ها با استفاده از رونس‌ها ی کلاسیک حفر مرحله‌ای عموماً این روش‌ها در زمین‌های نرم به کار می‌روند. شیوه‌های مختلف و متداول عبارتند از: الف - روش بلژیکی» ب - روش آلمانی یا روش حفظ هسته میانی, پ - روش ایتالیایی یا روش طاق معکوس, و ت - ترکیب روش‌ها یا روش‌های مرکب. ۱-۳-۸-۱ روس بلزیکی این روش» برعکس روش انگلیسی» بنایی با ساخت دیوارها و حفاری به صورت متناوب انجام می‌شود. تصاویر روش اجراء در ۳-۳-۸-۱ رو شآلمانی این روش در زمین‌هایی که دارای مقاومت کم هستند ولی در کف به صورت موقت بار وزن و فشار دیوارها را می‌توان به پی (-۳-۳۸ روش ایتالیایی این روش در زمین‌های نرم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد (شکل‌های پ - ۱۰-۲ و پ -۱۱-۳). ۳-۳-۸-۱ روس‌های جدیدنر ۰ ۰ ۰.۰ ۰ ی ۱ ۰ ۲ ۰ ۰ هه مه . از جمله این روش‌هاء می‌توان روش کونتز و کلنی را نام برد. مراحل اجرا و روش کار در این روش‌هاء به ترتیب در شکل‌های 7 - | 6( - 2 ۱۳۸ -------- صفحهٔ بعد -------- و 0 ا یهت 7 لاه ی تخل ا ۱ ند 67 | رس ۱ ۱۱ مگ رد 17 ۱ لس سم ۳ ۹ > ها 5 ند ی ۹ اه [کک 7 سح ی‌طلوسی ی بات 1: هس وک بت سا[ سس اک 15 ۱۱ 5 سس سس و را هه 81۱10 اد ۳ 1 71 ۵ 9 ۹1۳ ۰ ۱ ! وس اههد ۳ ۱ ها تور فا خح ر تسس ۴ ۱ لاس ی ۱ 5 ۱ 1 3 ۲ سس ه اج 2 هه ۳ 3 0ص ْ » وگ 1/1 ۱ 8 ۳ ۱ ال ۹ سس : 5 اس اس ۳ ۸ ۰ [ / ۱۱۳ ۱ ۹ 1 م۶ :2 1 او : ت 8 << ج 0 ۰ ۳ هی یط سس یی با 9 کج ض ساب 8 8 ۹88 عٍ 3 سل 77 را ۱۳۹ ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- مس[ ۱ات م عت ]ی : سس ب لب رس وم 1 بک تست : : ۳ :1 ۱ ٍ ید ۲ 59 5۱1111 ان 0 3:0 ( 2 اس ی گ 3 هر حون را و << یچیه - 518885 اه وی و مس مت 18 و ۳ 27 2 ۶ انا ال ۷ گنه و ۱1 س اجکی رد از او شید اج ان ون تک کک : ۳ ۱ 11 ۱۱۴ َ مدا " ۱ ٍ ۱ ون 1 2 ۹3 ۹ 8 ۴۷. تمصمض مت ۱۱۱11۳ ها وا 45 700 : 11111 5 سر 1111 ۴ 8 [ ال رد ۲۲۲177 و / ده ِ 8 4 11111 0 زو ۱ عمووه. : سس کی 8 7 ۲ ۰۸63 270 ۱۳۰ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ زر نصب قاب و وس بتن حفر پوشش قسمت زیرین 1 ۳۳۷ اا ۱ کا وا رید رت الف تا رو الما ور ۱ کت سس سر ۸/ زا سح ام ۹ 3 بتن کم سیمان ۱ ۸ 6 2 0 ی حون را وود 0 ۱ جوا 3 ۰ و ۰ یش سا 9 ۵ زوا و ۱ ۳ هه سم 9 و 6 ِا 1 1 و و با دننکن سک نهد ال و630 با بتن ریزی در کف حفر بخش فوقانی ت‌ الا مود و ری نا ب‌ِ مرح ۱ 9 ح ‏ تا ارام که : اس 1۹ مر بمکبلا: ند من ۵ پا اس ۳ موی اند مک لو ی اجرای پوشش بتن مسلح در داخل توسعه حفاری در بالا 1 نا ۷ :۳ زمر هس کاس ۶ لا له 226 ار ار را ۶ هر امد وا راد ۵ 7 و ی یک وا شکل پ - ۸-۲۳- روش آلمانی با دیوارهای یک مرحله ۱۳۱ ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ی 1 ات۳ مر سر جج اس مر 1 س رم اد 9 ۱ : و 3لدی سر ۱ ۱ 2 یی ۱ - - سا بقل 1 ۱ : مت ۱ ۱ ۱ ۰ 1 که ۳ : ۱۱۹ هر ۹ ۰/۷۵ ۵ شکل پ - ۹-۳- روش اجرای آلمانی - دیوارها در دو مرحله ۱ ۱۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ ٍ ی 01 ۱ 1 1 پراسبدراین ال ۳ 23 : ی 4 1 ۳۳ اس اهاز * سا ۹۱ وا ات 11 ۱ 0 ,ْ ال بر به : 1 سس 1 :۴ ات اک سر 1/0 یلا ۳ ۹4 ۳ اضما ۳ ٍ 1 کت ۳ !1 1 ملس . ۳۳۹۹۱۱۹ ۲ هکت اسسی ۵ ۱ کت وت ی سای ۹ : خن متا ان 1 ۲ الگ لا بللم/ سس 2 سس ۳ : اس دی 4 و ات طاسب 7 ای ما ۱ ماو سس 0 اس ۱ ٍ سای :۱ 7 / / ۰ ره لح ۹ زک وه ی ۸ ۱ ۱ لصا 8 / 1 ٍ ۹ ۱ هکت 5 تمه ۷ سل را ۹ ۱۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- سرد 1 را 1 مر پچ 1 4 7 ۱ سر ی ع ی ۹ ب 2 ۱1 7 : هر 1 ی ای ۱ 1 ی ۳ 1 0 ۱ 3 0 ی ید ۳ : 1 را لا 4 0 داز 5 هه 1 ۱ 4 0 1 111 ی 5 1 ْ 110 1 ۳ مر / ای اس 7 ۷ / 0 ۳ ۱۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ 5 ۱ ان لد یهت ص تمستما: مر را رم موم / اما اسر ار رای ام مر سار و 0 ترا بخ رل بر / ۳ مر هه ۹ معایگهرم -م ۱ ۱ ۱ وجای و اجرای 1 اماده : ۶ ا ۱ # با مه که ال 00 0 ۰6 0001 اه و مد هه سای مب مس مس سا صاساس سوپلی و و چات مس ان بل نب ۱ ۸ رب | اس أ ۱ ]" - ۱ ُ رو انشا ما ان را قل اد قطع ۸ - ۸ مقطع ل) - 0 شطع 13 - 10 دنده های فولادی وقالب ط ۱ پر ما ۸۰ 8 کت *) « ص ۵ ی که و 1 اک وا رک ما 2 ی ۹ - ۸8 ار پم ٍ ۰ او ی 9 پا یر * یوار :۹ 8 ۰ ره که 1 ْ 1 ی بیش 3 دا دس 7 ۱ را سرا ار ال ها ی : -_ ال سس 2 یس ۱ اس . / ۱ , و و 2 | بل / ۱ ۹ اسلا !1 و » بسعته ۳۳۳۹ ا ۷ دص هد / 1 پا ۱ ۱ ری لب خ 0 تاک ور نی یی یود و و ان ک ۳ مس ی رود 7 ‌ ۱ 8 شکل پ - ۱۳-۳- روش اجرای کونتز, طاق تیز با حایل‌های فولادی -------- صفحهٔ بعد -------- اتصال قالب!۱:) !۱ 7/۹ ۹ ۰ قض ۰. ۰ وی موی مره مج سم مسممممممسرسمسممسمسمشیج نا ی یمیت تسممسسمسا ۹ ۰ .۰ ۰ ۰ ۳ 2 8 8 با" ِا فاعده 1 ار 3 1 ام ۵ ۰:۳ 1.20 ۱.20 .1 00 ۱ 0۵0 1 ۱۳۶ -------- صفحهٔ بعد -------- 9 1۲ ۷ ۹1 و ۱ 1 7 |۸۷ ۱ ! 8 1۳ ۸ ۷۱ لد [ 1 1[ ۱۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- 0 ۳ 7 میل مهار ( میل گردد صاف ) سا رم ۹ را ۸ ۷ واشر محدب 1 6 ۱ س مهره ورق رویه 20 7 1 را ۰۰ ۱ #8 ور شکل پ - ۱۵-۲- میل مهار مکانیکی با مهره بازشونده و ام ۱ ری ری ۷ بر سر ۳ 7 خر هد ۳ ص ۳ . 5 ۹ 0 زا آهن میلگرد ون و هل ورق رویه ساده 5 ری 9 هی 1 شکل پ‌ - ۱۶-۳ آرماتور با ماده تزریق ۱۳۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ِ وب چم مس 5 دس ۰ و ی 6 دوغاب سیمانی ری مسر 7۳ سب :۳ ار که ۹ میلگرد رزوه شده _ 9 هک و 3 هی حصه ۸47 .۵ 5 َ ز ی 9 ۱ وص رس را ار وله فولادی درز دار و ۹ ۹ ی ۹ ۱ / ۰ص اه مر ۹ ورقه رویه ۹ ۰ ۳ مد چگ ۰ 2 / ۷ یم شکل پ - ۱۸-۲- رسته مهار اصطکا کی ۱۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- لوئه فولادی باز شده 5 زا 9 ۹ ی ۱ 1 ورله رویه 5 2 را هه ۹ مه ز ۷ ۱1۵ شسکل پ - ۱۹-۲- مهار اصطکاکی 5۷/۵110 ۱۳۰ -------- صفحهٔ بعد -------- این م۴ ۳۳ ها 1 ۱۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ خفاری توسط دستگاه‌های مکانیکی در دانشگاه تکزاس» مجموعه اطلاعات پروژه‌های تونل که با استفاده از تی.بی.ام حفاری شده‌اند وجود دارد. اطلاعات این جدول از ۲۳۱ پروژه واقع در امریکاء ۳۴۷ پروژه در کشورهای آروپایی و ۵۲ پروژه از سایر کشورها استخراج شده‌اند. سنگ‌هایی که پروژه در آنها انجام شده, غالباً رسوبی با مقاومت محوری بین ۲۰ تا ۲۰۰ مگاپاسکال بوده است. شرح پروژه‌ها در جدول پ -- ۲-۳ و نوع سنگ و سایر اطلاعات در جدول پ -۳-۳ آرائه شده‌اند. نیروی عمودی بر دستگاه با پیجش را می‌توان با مهار از مواردی که توجه به آنها در استفاده از دستگاه‌ها شاخص هستند.ء زمان کاری دستگاه» میزان پیشرفت حفاری» نسبت زمان حفاری به زمان جابه‌جایی» نرخ پیشروی و میزان حفاری را می‌توان نام برد. برخی پیمانکاران زمان کاری! دستگاه را تمام شبانه‌روزء و نگهداری دستگاه را شرایط آماده به کار تلقی می‌کنند. عملاً این زمان عبارتست از تمامی ساعات کار پروژه و زمانی که منحصراً برای تعمیرات و نگهداری دستگاه مصرف می‌شود. بنابر این: زمان خارج از کار (برای تعمیر) + زمان حفاری /113۸ < (زمان کار) مقدار برش" عبارت است از حجمی از سنگ دست‌نخورده که در زمان واحد حفاری برداشته می‌شود. طبعاً زمان واحد متوسط باید به طور روشن تعریف شود. مقدار تیپ مل) بین ۲۰ تا ۲۰۰ مترمکعب در ساعت حفاری دستگاه است. در جدول پ -۴-۲ پارامترهای اجرایی و دامنه تغییرات آنها برای پروژه‌هایی که با تی.بی.ام انجام شده‌اند مندرج است. ٩1۱۱ 06‏ - | (۹اع) 1۹۵۱۵ ع دابا - 2 ۱۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول پ -۲-۳- شرح ی (برای جمع ۶۳۰ پروژه) طول تونل‌ها بر حسب کیلومتر (طول کل در فهرست ۲/۳۹۰ کیلومتر) طبقه‌بندی بر حسب گرادیان روژه‌ها و ویژگی‌های آنها ۵ ۱۹۶۳-۱۰ ۱۹۷۱-۹۵ ۱۹۷۶-۹۰ ۱۹۸۱-۹۵ ۱۹۸۶-۹۰ ۱۹۹۱-۹۴ ۱۹۶۲۳-۰ ۱۹۷۱-۹۵ ۱۹۷۶-۹۰ ۱۹۸۱-۹۵ ۱۹۸۶-۹۰ ۱۹۹۱-۹۴ ۲-۵ /۲/۶-۵ ۵۱-۵ ۶/۵-۸ 2۸ ۱۵> ۱۵-۵۰ ۵۰ ۰ تا ۲۰ درصد تا ۱۰ درصد ۳تا ۲- درصد ۳ تا ۱۰- درصد ۰- تا ۲۰- درصد بیش از ۲۰- درصد. سرازیر نو استفاده بلافاصله بعد از تعمیر معین نشده باز دو سیر سپر خاص ۱۳۳ تعدادی از پروژه‌های فهرست ۲۶ ۳ ۱۳۲ ۱۳۹ ۱۷۶ ۱۱۴ ۸ ۱۳۳۴ ۴۳۴ ۳۰ ۶۶۶ ۹ ۳۱۹ ۲۱۳۷ ۱۰۳۴ ۳۶ ۳۳۴ ۴.۲ ۳۵ ۲ ۱۰۱ ۳۸ ۳۲ ۳۶۱ ۳۹ ۲ ۵۶ ۳۸ ۵ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول پ -۳-۳- تشریح سنگ و مسائل مربوط به پروژه‌های /718۸ ۶ نوع سنگ و طبقه‌بندی زمین‌شناسی ۳۰ ۰ ۰ مگاپاسکال ۱ مقاومت تک محوری (۱1]۵) ۰ تا ۸۰ مگاپاسکال ۸ (متوسط ۹۶ محدوده ۳ تا ۳۰۰) ۰ تا ۲۰۰ مگاپاسکال ۵۲ پروژه‌ها با مسائل ویژه تعداد پروژه‌ها فرسودن و سایش شدید ناخن‌ها ۱۸ وجود گاز در زمین ۳۵ دامنه وسبع تغییرات مقاومت ۳۳ دامنه وسبع تغبیرات در کیفیت توده سنگ ۱:۸ دامنه وسیع» هم در مقاومت و هم کیفیت توده سنگ ۱۴ جریان ورودی زیاد ۳۳ هوازدگی سنگ ۱۳۴ گستردگی مناطق درز و شکافدار ۳۳ سنگ با تنش‌های زیاد ۷ شکستگی بزرگ در دستگاه ۳۰ توقف قرارداد ۹ جدول پ -۴-۳- پارامترهای اجرایی در پروژه‌هایی که با تی.بی.ام کار شده‌اند پارامترهای تونل دامنه کار ۰ متر تا ۲۶ کیاوم ۳۳ میزان پیشروی (متر در ماه) /۵ تا ۲۰۸۴ میزان پیشروی (متر در هر ساعت شیفت) ۳ تا ۳/۶ میزان پیشروی (متر بر ساعت تی.بی.ام) ۶ تا ۸/۵ میزان پیشروی (میلی‌متر در هر گردش مته) ۷ تا ۱۷ ۶٩۹ ‏تا‎ ۵ ۱۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- نرخ پیشرفت حفاری: زمان کار /78۸ با ساعتی که روی دستگاه نصب می‌شود اندازه‌گیری خواهد شد. راه‌اندازی ساعت با فشار حداقل پروانه یا حداقل نیروی پیچش و آغاز حفاری توسط سرمته است. زمان حفاری دستگاه / طول حفاری شده - ]۲ 8 را غالبا به صورت متوسط ساعتی در یک زمان پایه اندازه‌گیری می‌کنند. در برخی موارد ۳ در هر گردش سر مته نیز بهره‌وری دستگاه» نسبت مدت حفاری به زمان کاری دستگاه است: ۰ ۷ مدت حفاری / زمان کار - ل] و عوامل انسانی می‌باشد. پیشروی واحد زمان " (یا ۸) بر پایه زمان کار دستگاه به دست می‌آید: زمان کار / طول حفر شده - ]۸ مقدار ۸ به تغییرات ۳ (به علت سختی سنگ یا ضعیف بودن /780) و تغییرات لا مانند ضعیف بودن بیش از حد سنگ؛ ناپایدار بودن کف تونل (که موجب خارج شدن سامانه از ریل می‌شود و یا سنگ‌های بسیار خورنده که سبب خورده شدن سریع مقدار خورندگی در مته» بسته به سختی و نرمی سنگ متفاوت است و تیغه برش از ۲۰۰ تا ۴۰۰ کیلومتر تا هر ۲۰۰۰ نوع مناسب دستگاه و میزان پیشروی حفاری» تابع مقاومت فشاری و کشش سنگ می‌باشد. فرمول‌های تجربی در این زمینه وجود دارد. با استفاده از ایند کس‌های توده از جمله ]۸/۸ و ۲5۲ نیز روابطی تعریف شده‌اند. ۳- مهاربندی و قاب‌ها و بتن‌پاشی به عنوان حفاظ موقت بتن پاشیدنی " به علت انعطاف عملی آن در شرایط متفاوت. یکی از روش‌های مناسب همراه با مهاربندی سنگ‌ها است. بتن پاشیدنی را می‌توان روی شبکه میلگرد یا تور سیمی اجرا کرد. امروزه گذشته از دو مورد بالا از الیاف فولاد مخلوط در بتن به جای سامانه‌های سنتی بتن پاشیدنی استفاده می‌شود. در ۹۳۸5 بتن مقاومت بلند مدت زیادی پیدا کرده و در مقابل ضربه نیز مقاوم‌تر می‌شود. برای افزایش مقاومت و آب‌بندی, از مواد افزودنی از جمله میکروسیلیکا استفاده می‌گردد. | - ۳۵۵1۳۵1۱0 6 پیشروی در هر دور گردش ۲۵۷۹۵1۲۱۱۵۱۱ 06۲ ۳۵۱۵1۲۵1010 :۳۳۵۷ - 2 ۵ ۸0۷۵۵۵ - 35 4 - 5۵۱ 510 ۵۱1۵۲۵۵۵ ۲۱۲۵ آمماک - 5 ۱۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- بتن پاشیدنی به ضخامت ۵ تا ۱۰ سانتی‌متر روی سطح سنگ تازه اجرا می‌شود. زمان گیرش» از چند دقیقه تا چند ساعت متغیر است. با توجه به اینکه پاشیدن بتن در زیر لایه‌های میل‌گرد و همجنین حفظ آن در رویه غالباً مشکل می‌باشد. امروزه در دنیا روش غالب در بتن پاشیدنی همان بتن با الیاف فولادی است. طول قطعات فولاد ۲۵ تا ۳۸ میلی‌متر و نسبت طول به عرض یا ضخامت بین ۵۰ تا ۷۰ بوده و فولاد معمولاً آجدار است. مقدار آهن مصرفی بین ۵۰ تا ۸۰ کیلوگرم فولاد به مترمکعب بتن است. ساخت و آزمایش قطعات (الیاف فولاد) در استانداردهای مختلف از جمله ۸۲۸۰ /۸۹7۸ و اختلاط بتن پاشیدنی با و با ویژگی‌های مختلف واشر و مهره می‌باشد. حتی هنگام استفاده از لایه بتن پاشیدنی نیزء اتصال مهار با سنگ و با لایه میلگرد یا توری» به بستن مهار در رویه با جزییات مناسب نیاز دارد. ۱-۳ قاب‌ها و تیرهای مشبک! یکی از روش‌های قدیمی و سنتی به عنوان حفاظت موقت تونل‌هاء چوب‌بست بوده است. این روش آمروزه به قاب‌های فولادی و قاب‌های مشبک تبدیل شده است. در شکل‌های پ ۲۱-۳۲ و پ ۲۳-۳۲ قاب فولادی معمولی و عناصر مشبک» و در شکل پ ۲۳-۳۳ قاب مشبک با بتن پاشیدنی و میل مهار در یک سنگ گسل خورده نشان داده شده استفاده از مهارها و بتن پاشیدنی متداول‌تر استء مگر اینکه توده سنگی که بار اعمال می‌کند بزرگ بوده یا منطقه گسلیده باشد. نصب قاب‌ها از پایین به بالا انجام شده و برای ایجاد یکپارچگی و حفظ توده, عناصر طولی (لاپه‌ها) نصب می‌گردند. قاب‌ها باید تماماً در بتن پاشیدنی مستغرق شوند. قاب‌های مشبک» علاوه بر نشانده شدن در بتن پاشیدنی» در آن مدفون می‌شوند. حفاظت توسط قاب و قاب‌های مشبک سنگ‌های ضعیف به کار می‌روند. از جمله حفاظ‌های متداول, عناصر پیش‌ساخته بتن در روش تی.بی.ام است. در این روش» اگر مقطع در زیر تراز آب باشد., عناصر بتنی به هم پیچ می‌شوند تا آب‌بندی لازم حاصل شود. از آنجا که استفاده از واشر و پیچ و مهره پر هزینه است در تونل‌های آب‌بر و تنها در موارد ضروری مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ در غیر این صورت قطعات بدون پیچ کافی است. روال معمولی در زمینه پوشش‌های بتنی پیش‌ساخته این است که پس از حصول اطمینان از مناسب بودن این روش» طراحی توسط مهندس طراح انجام می‌شود. پیمانکار سامانه معادلی را که با روش‌های او سازگارتر است به کار می‌برد. در شکل‌های پ -۲۴-۳ و پ - ۲۵-۳ برخی جزییات اجرایی تیپ داده شده که در عمل, باید تغییرات لازم در آزها اعمال گردد. روش اجرایی به اختصار به این ترتیب است که بخش زیرین روی سپر دستگاه قرار داده می‌شود. با عبور سپرء این قطعه به صورت آزاد روی کف قرار می‌گیرد تا با انطباق جای پیچ‌هاء قطعات قبلی با آنها متصل شود. با توجه به مقاومت بلند مدت مورد انتظارء پوشش‌های بتنی تمام مقطع باید دارای مقاومت و عمر کافی باشد. از این جهت. بتن‌ها دارای پوزولان بوده و مقاومت بتن پیش‌ساخته برای استوانه (۲۸ روزه) حدود ۴۰ مگاپاسکال خواهد بود. آرماتورها ترجیحاً به صورت شبکه بوده و تا حد امکان باید به عنوان جمع‌بندی این بخش» می‌توان این موارد را بیان نمود: | - ] 21100 ۱۴۶ -------- صفحهٔ بعد -------- محوری فولاد (درصد) وزن فولاد (کیلوگرم بر مترطول) طول میله (متر) قطر معمول برای چال (میلی‌متر) امتیازات: جدول ب مهارها ی مکانیکی ۱۶ ۱۳۴۰ ۱/۸۰ ۱۳۴ ۲ نامحدود ۲۳۵-۸ ارزانی» تامین فوری پایداری؛ استفاده دائمی باربری زیاد سنگ ۹ های خت. دشوار است. برای کنترل شود. بر اثر -۵-۳- جزییات ۰ اس ۰ ۱ تزریق شده با رزین باربری سریع» مقاومت در برابر خورندگی. کاربرد در اغلب سنگ‌ها. پاش دارد. رزین عمر کاری محدود دارد. نسبت به محیط تونل حساس فنی تیپ در مهار مقاومت و سهولت. مقاومت در برابر خورندگی» کاربرد در اغلب سنگ‌هاء ارزانی. زمان نصب آن از برای پیچ‌های با ۱۳۹ فای مختلف مهارهای اصطکاکی (چاکدار) تامین فوری پایداری» عدم نیاز به وسایل خاص. حفاری مهم است. برای طول‌های کوتاه کاربرد دارد. در مقابل خورندگی (10۷۵15) 30115 70[5] |[ ٩۵1(‏ 50111) 60 مهاری اصطکا کی (سولکس) ویژه ۳۶ ۱۳۰ ۱۳۰ تامین فوری بودن برای شرایط | - ۹۱1 ۹۵ [ 2 - 00۱۵۲ 7۳0۶ 3 - ۳۳۱1110۱ 1 4 - ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳( اپ ی 3 10 -------- صفحهٔ بعد -------- یه ج ۳۳ 0 9 ساط مج ی سم ۳ ی ۴ هت ۴ و ان مک ۸ 1 وشن 2 ۹ ُ ۷۹ ( ۳ / ۹ 6 ۰ ابا با ۳ ۸ 1 : 1 د 18 ی ۱-8 ۱ ۱ ۳0 ۳ ۸ یر / /(/ 1 ی ۹ مر بسن ری سح[ ی سم ۷ ۰ و رن زر نمونه 5 : توئل هید لیکی نعل اسبی - مقطع دایره معادل شکل پ - ۳۳-۳ نمونه قاب فولادی تبدیل تونل هیدرولی : ِ ۱۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل پ - ۳۴-۳ تیرهای مسبک ۸ -------- صفحهٔ بعد -------- خط مرزی دایره شکل پ - ۳۵-۳- قاب‌های مشبک و کاربری آنها به عنوان بخشی از تقویت دائمی ۱۹۱ -------- صفحهٔ بعد -------- انواع درزهای بین دو بخش کام وزبانه دورویه محدب یک رو محدب نیم مفصا بند انگشتی کامل لب به لب ۱ کام وزبانه لب به لب یه ای 3000 ر ۹ 1 20 رویه پوسسش بند خالی 108 حلفه ۳۳ اص چ سج ند خا ۰ ی درر ۵ حلمه ۱۹۲ -------- صفحهٔ بعد -------- تونئل 4 پر تیپ گوه چوبی ک باتسمه فولادی ات ض ا درز ( فاصله ) اتبساط م 3 با ملات پر می شود ) ی ۹ اب پوشش نهایی .۰ . تیپ یک یا دو مجرا درصورت نیاز در هرالمان ؛ برای جابجایی 1 پوشش های بتنی ۰ به صورت عناصر پیش ساخته ِ / ی پ درز بین المانها : َ زوم 9 / مجاری زهکشی ( در صورت نیاز ) حداقل سطح فولاد ۰/۱۸ برایر سطح سس دیا ۱ فولاد در محل درزژه ها که به ا ٍ فولاد حلقوی متصل می شود مقطع جزیبات (۱) شکل پ - ۲۷-۲- پوشش بتن سازه ساده از نوع بازشونده و کاربرد آن به عنوان نگه‌دارنده زمین با پوشش دانم ۱۹۳ -------- صفحهٔ بعد -------- متداول‌ترین روش حفاری در تونل‌هاء روش جدید اتریشی است. در این روش» هم از انفجار و هم از دستگاه حفار کله‌گاوی استفاده می‌شود. وجه تمایز روش در شکل اجرا و تقدم و تأخر عملیات است. حفاظت‌های موقت شامل بتن‌پاشی» انواع مهارهاء عناصر فولادی (امروزه قاب‌های مشبک) و یا نصب پایه‌های عمودی موقت» پایدارسازی موقت. سطوح حفاری» بتن پاشیدنی و یا بتن‌های الیافی و مهارهاء ترمیم سنگ (با تمهیداتی از جمله تزریقء روش انجماد و آبکشی) می‌باشد. ۲-۳ تیپ‌های عملی مهاربندی برای تعیین حرکت همگرای دیوارها به سمت هم, حرکت دیواره به سمت تاج, ملاحظه تورم کف» کرنش در تاج و سایر تغییر شکل‌ها حایز اهمیت می‌باشند. ابزار مورد استفاده عمده عبارتند از: - انبساطسنج‌های" در جهات مختلف - کرنش‌سنج‌ها" یا اندازه‌گیرهای بار" در بتن پاشیده, در سطح تمامی سنگ و بتن پاشیدنی یا عناصر فولادی و با اگر تغییر شکل‌ها زیاد بوده یا تونل پایداری کافی نداشته باشد, حتی بدون ابزار دقیق نیز این تغییر شکل‌ها را می‌توان ملاحظه کرد." روش جدید اتریشی, خصوصاً در زمین‌های نرم و در مواردی که ضخامت پوشش در بالای تونل کم است, خطر آفرین بوده و به پرسنل ماهر نیاز دارد. ریزش‌ها خصوصاً در رویه‌ها زیادتر است. برای رسیدن به اطمینان لازم و کافی, معمولاً آنالیزهایی برای حالت‌های شبیه‌سازی شده در هنگام اجرا صورت می‌گیرد. از جمله روش‌هایی که به اجرای کار کمک می‌کندء تیپ کردن مقاطع از نظر پیش‌بینی حفاظت‌ها است که در شکل‌های پ -۲۸-۲ تا پ -۲۰-۲ نمونه‌هایی از این طبقه‌بندی ارائه شده است. در این طبقه‌بندی» مبنای کارء طبقه‌بندی است. در کلاس ۸ 0>4 در کلاس 0>4۰]۲ >0/4 و در کلاس ۳ 0>0/4 امروزه به علت محدودیت و مشکلات عملی طبقه‌بندی » روش ساده شده برای استفاده در کارگاه به کار می‌رود. گروه ۸ با حداقل شرایط شامل: ۸۳۰ * 101 با دو سری درزه (یک‌سری در راستای لایه‌بندی) به اضافه درزه‌های تصادفیء درزه زبر و نامنظم» مستوی یا خم‌دارء درزه کمی آلتره یا آلتره نشده با جریان متوسط آب» گروه 13 با حداقل شرایط شامل 1:۱۰ ۲0 < به سه سری درزه» درزه‌ها و خم‌دار و یا زبر و نامنظم ولی مستوی» سطوح درز با آلتراسیون کم» با آب زیاد و گروه ۲ به سنگ‌های ضعیف‌تر از 8 اتلاق می‌شود. طبقه‌بندی سنگ‌ها برای حفاظت موقت در فصل‌های بعدی تشریح گردیده‌اند. 0 ]1 ٩۳۵۱۱ 86‏ - 2 [[مم ۵0م] - 3 ۱۹۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰/۶ سنک گروه ۸ ندرتا ازپیج سنگ . میل مهار با مهارهای اصطکاکی, به طول "متر . برای حفاظت قطعه ستگهایی که به طور موضعی لق هستند به کار می رود شکل پ - ۲۸-۲- حفاظت زمین» سنگ‌های کلاس ۸ ۱۹۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ۱ رامق حدافل ظرمیت تیب مهار . در ۳ ۰/۶ ۳1 5 میم ۲ موم ۱ ۱ ار او ِ ۱۱۱ 2[ ۱۱ ۱ // : 0 ۹ ر / ۹ ۹ ۹ م ۱ ۷ ۱ مر ْ ۹ ۳ فاصله مهارها که د مر که پیچ سنگ باشبکه میله گرد وبا مجهز حثا شرب ی سبط ۹ مساو پیج سنگ با میل مهار ( تبپ ) در صورتٌ نیاز ند ۱ ۱ ا سنگ گروه 3] ۱ پیج سنگها و مهارها به فاصله ۱ تا ۱/۵ و در طول به فاصله یک متر . به طول "متر. ندرتا همراه با شبکه میلگرد یا تور مسیمی در زیر سپر شکل پ - ۲۹-۳- حفاظت زمین, سنگ‌های کلاس 1 ۱۵۹۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰« فلت حائل پیج سک ۱ ٍ ۱ 5 مهار ( تیپ ) در 1۷ ۰/۶ برایر هی ۵ مگاپاسکال ب ۳ ۱ ۳ ار هه ۱ ۱ ۱ ‎٩۰ ۸ |۱۱ زر 4 / ۱۱ ۱ ۹ _ ۳۵ [ ۹ ۱ 0 | سا .مهم کاب و۱ ا 9 سر ا مهارهای لازم تیپ ۱ ٍ ۱ سنگ گروه ) فاصله مهارها امتر . طول ۳متر . تیر خمیده ناودانی و شبکه میلگرد در زیر سپر شکل پ - ۳۰-۳- حفاظت زمین, سنگ‌های کلاس ۲ ۱۹۱۷ -------- صفحهٔ بعد -------- آرایش مهارهای تزریق شده با#فواصل ۱/۳ ۱/۳ و طول ۶ متر مر خط زمین موجود تونل :2 /( ۱222222 ۷ بتن پاشی مسلح در تمامی رویه . نات ها ۱ ود م2 بو حفر شده با شیب ۴ به ۱ بتن پاشیده مسلح در رویه ی 1 سسکا ه ه ص م۰ َ : 3 و و( ی اک 28 ۸ : جح تک ۰ ۰ با ۳ را ۷۱و ورم لوله زهکن :2210222 2222100 1 آرایش مهارهای تزریق ی هه مج ها 2 شده بافواصل ۱/۳ ۱/۳ ./ 222 222 ات میل مهارهای بلند له + وطول امتر کاس کامها همه مهم ره لد اما و !وت 11113 اوه ادا وود رویه ۸ رویه 1[ رویه -) رویه (] رویه 1[ نمای گسترده از حفاری 1 که ۷ 3 ۳ ی - ‌ ها ۰ ۰ ۰ وه ۹ پلان تقریبی از دروازه توئل ۹ ۸ ۱ ۳ مهارهابطول ۶ متر و شیب ۱/۲۰ ۹ :۳ ۹ ْ ۷ 5 ۱ ۱ : >> 8.8 مهارهای نگهدارنده حفاری دروازه ی ۳ 0 2 3 در تراز توئل سس سس حفره زهکش شسکل پ - ۳۱-۲- حفر دروازه‌های ورودی با خروجی و حفاظت مربوطه ۱۵۹۸ -------- صفحهٔ بعد -------- و یا سایر پدیده‌های ناشی از قرار گرفتن در معرض هوا را نداشته باشد. در این روش استفاده حداکثر از میل مهارهاء شبکه قراردادها پیش‌بینی می‌شود). در پروژه‌هایی که با تی.بی.ام حفر می‌شوندء تونل‌های کوتاهی را باید به وسیله انفجار حفر کرد که به دو تیپ ۸ و ۳+ (به ندرت گروه ‌( ممکن است برخورد شود. دو سر تونل‌ها (دروازه‌های ورودی و خروجی) به علل زیر دارای شرایط ویژه هستند: - سنگ هوازدگی بیشتری دارد. - در طراحی دروازه‌هاء ملاحظات مربوط به پایداری شیب‌ها نیز باید لحاظ شود. - معمولاً دروازه‌ها ابتدای کار تونل هستند و گروه اجرایی» لمس کافی و لازم از شرایط اجرا را ندارند. - دروازه‌ها به علت استفاده بیشتر در هنگام اجرا و بهره‌برداری» باید ایمنی بیشتری داشته باشند. در صورتی که سنگ هوازده باشد.ء باید در طراحی‌ها از ویژگی‌های خاک (به جای سنگ) استفاده شود. در مواردی نیز از تر کیب ویژگی‌های سنگ و خاک استفاده خواهد شد. در شکل پ -۳۱-۳ سامانه تیپ مهار و حفاظت دروازه تونل نشان داده ۱۵۹۹ -------- صفحهٔ بعد -------- کلیات در این پیوست.» جزییات مربوط به روش‌های تجربی و نیمه‌تجربی << نیمه‌نظری طبقه‌بندی سنگ‌ها و روش‌های پایداری روش ترزاقی» قدیمی‌ترین روش نیمه‌نظری است که کاربرد آن برای تونل‌های حفاری شده با روش‌های انفجار دستی و حفاظت توسط قاب‌ها (اعم از چوبی یا محموعه فولادی) ارائه شده و بعد از آن طبقه‌بندی‌های دیگر به ترتیب آمده است. ۲- بارگذاری ترزاقی و ۸00 در بارگذاری ترزاقی» بار وارد بر قاب‌های فولادی به ویزژگی‌های سنگ بستگی دارد. بارهای عمودی و جانبی» عواملی هستند که نظریه ترزاقی اساسا برای مصالح دانه‌ای و بدون چسبندگی کاربرد دارد. در شکل‌های پ ۱-۴-۲ و پ -۲-۴ مقطع یک مفار و نیروهای وارد بر آن نشان داده شده است. در زیر سطح مغار و در طرفین آن» دو سطح لغزش با زاویه 4 +45 درجه ایجاد می‌شود که زمین در اطراف آن» فشار مور وارد می‌کند. به این ترتیب» سطح بارگذاری افقی برابر 8 است. اگر نسبت فشارهای افقی به عمودی ۲ باشدء پس از : 5 ۳ در شرایط مرزی و در رویه 7-0 و و - 6۷ رابطه زیر به دست می‌آید: 20 27 ی 2 ان مه 0 + ای و بولک 0 20 اگر ۰ < ) (خاک بدون چسبندگی) و ۰ <- 4 باشد: 27 280 اگر ضخامت بارگذاری 14 باشد: 2 280 ۱۶۳۰ -------- صفحهٔ بعد -------- در اعماق زیادء پدیده تشکیل قوس تا کف نمی‌رسد. طبق نظر تحربی ترزاقی مقدار ۴[ در ارتفاعی حدود 8 بین ۱ تا ۱/۵ افزایش پیدا می‌کند و در ارتفاعات بیش از ا ۲/۵ تغییر شکل لایه‌های زیرین» روی شرایط تنش لایه‌های فوقانی اثر نمی‌گذارد ارتفاع ,11 در بالای آن که بار خارجی آن ,9*11 است. در رابطه زیر: 2112 212 ۳ 1 با 1- یا رو + 6 دز 0 28 با کاهش بلندی مغار ,[] افزایش می‌یابد. اگر ارتفاع مغار به حدی کم شود که ۲1۲ یک پنجم تمامی ارتفاع سنگ در بالای مغار شود.ء از جمله دوم صرف‌نظر شده و جمله داخل پرانتز به سمت ۱ میل خواهد کرد و در نتیجه در اعماق خیلی زیاد: 20 َ دم به طوری که ملاحظه می‌شود. جمله مستقل از عمق است. ترزاقی به تحربه پیشنهاد کرد که مقدار ۲ حدود ۱ است. به این ترتیب» مقدار فشار با عمق رابطه خطی پیدا می‌کند. این حالت. با رابطه پروتودیو کانوف " مشابهت زیادی پیدا کرده و توزیع فشار در مقطع تونل به جای پارابولیک خطی می‌شود. |۳۳ 00 ۱۸۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ 4 5 را کاس توزیع فشار عمودی روی صفحه اففی تاج شکل پ -۲-۴- فشار سنگ در اعماق زیاد (تئوری ترزاقی) ۱۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- در این روابط : ,6 <تنش در امتداد محور عمودی؛ ۷ -* وزن محصوص توده سنگ. 8 < عرض گشودگی. زاویه اصطکاک داخلی سنگ. و بر پایه رابطه اساسی ترزاقی در خاک‌های چسبنده: +2 2 ۸ وان 00 1 ط 5 " 2 ۱ 2 ۱ 2 ۱ ی که در صورتی که **< باشد. به علت وجود تنش کششی در پالای سقفء سقف باید به صورت قوسی حفاری شده و حفاظ‌های موقت نصب گردند. به موجب همین نظریه, در خاک‌های دانه‌ای و 313 > 14 رابطه ترزاقی مناسب است. بار سنگ تعریف شده توسط ترزاقی را *دیر و همکاران* با مقادیر تقریبی (۹)01] و فواصل تقریبی درزه‌ها مقایسه نمودند. نتیحه مقایسه در جدول پ -۱-۴ آمده است. در یک مقایسه دیگرء انواع حفاظت‌های موقت برای تونل‌هایی که به روش سنتی و یا با ماشین‌های تی.بی.ام حفر شده‌اند: توصیه شده است (جدول پ -۲-۴). بار محاسبه شده توسط ترزاقی برای حفاری‌های انفجاری است که تونل به وسیله قاب (چوب‌بست یا فولادی) حفاظت می‌شود. به این ترتیب لق شدن سنگ که بر اثر انفجار ایحاد شدهء قبل از نصب حفاظ, حرکت خود را انجام داده و سنگ کمترین جابه‌جایی را خواهد داشت. ۱۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول شماره پ (سانتی‌متر) ۸ ۵۰ ۵- واگ ۲۰ _ ۵- ۵ ۱۰ ۲ -۵ توضیحات : ۱- برای گروه‌ها ۲ فا عرض تون ۳- ۷ چگالی جس * غالبا بدون ذ -۱-۳- طبقه‌بندی با رگ ویژگی سنگ ۱ سنگ بکرا ۲- سخت لایه لایه یا متورق ۳- ماسیو با درزه‌های کم درزه‌دار ۵- خیلی بلوک شده» درزه‌دار و خرد ۶- کاملاٌ خرد شده ۸- درهم فشرده» عمق متوسط -٩‏ درهم فشرده» عمق زیاد ۰ متورم ل ۳ ,0-1 با ۵ مساوی ز تجدید نظر توسط دیر و همکاران (۱۹۷۰) توضیحات تنها در صورت ورقه‌شدن یا ترکیدن سنگ پوشش شود 3 ریزش سنگ متداول است فشار جانبی کم یا بدون فشار جانبی فشار جانبی قابل توجه اگر نفوذ آب باشد. متراکم فشار جانبی ( ۷ + ,51 /0/370- ,۲ فشار جانبی زیادء حفاظ دائم لازم است. از حفاظ‌های گرد استفاده شود در موارد استتنایی حفاظ های تسلیم شونده" نل. | - 401 2 - 8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ <را۲0ا ۷۰۳۵ ۰ متوسط ۵۰0 ۰ ۲۵۹۵۱۱۱ ۰ جدول پ -۲-۳- توص بدون حفاظ یا مجموعه سبک بار سنگ برابر است با ز (۰/۰۲ -۰) بدون حفاظ یا مجموعه سبک بار سنگ برابر است با 13 (۰/۰۳ --۰) گاه مجموعه سبک, آرایش ۱/۵ تا ۱/۸ متر فاصله بار سنگ برابر است با 1 (۰/۰۴ - ۰) محموعه سبک, آرایش ۱/۵ تا ۱/۸ متر فاصله بار سنگ برابر است ‏ (۰/۶ --۰/۳) مجموعه سبک» آرایش ۱/۵ تا ۱/۸ متر فاصله بار سنگ برابر است با (۱/۰ --۰/۴) محموعه سبک, آرایش ۱/۵ تا ۱/۸ متر فاصله بار سنگ برابر است ۱ (۱/۳ - ۰/۶۳) محجموعه متوسط گرد فواصل ۱ تا ۱/۲ متر بار سنگ برابر است با ۱ (۱/۶ -۱) سانتی‌متر بار سنگ برابر است ۱ (۱/۳-۲/۰) بیه برای حفاظ‌های تونل‌های ۱ س 101 (مبتنی بر دیر و همک بدون مهار- ندرتاً با مهار بدون مهار- ندرتاً با مهار گاه با آرایش فواصل ۱/۵ تا ۱/۸ متر آرایش با فواصل ۱/۵ تا ۱/۸ متر آرایش ۲/۲ تا ۱/۸ متر آرایش ۱ تا ۱/۵ متر آرایش ۱ تا ۱/۵ متر آرایش ۰/۶ تا ۱/۲ متر ۱۸۳۵ اران ۱۹۷۰) از بتن پاشیدنی استفاده نمی‌شود به جز موارد موضعی استفاده نمی‌شود مگر به صورت موضعی, به ضخامت ۵ تا ۷/۵ سانتی‌متر استفاده نمی‌شود مگر به صورت موضعی, به ضخامت ۵ تا ۷/۵ سانتی‌متر ۵ تا ۱۰ سانتی‌متر ضخامتء طاق و دیوارها تا ۷/۵ سانتی‌متر ۵ تا ۱۰ سانتی‌متر ضخامت در طاق در تاج و دیواره» ضخامت ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر همراه با مهار در تاج و دیوار -------- صفحهٔ بعد -------- خیلی ضعیف" ماشین حفاری امجموعه متوسط تا سنگین فاصله ۶۰ سانتی‌متر ‏ اآرایش ۰/۶ تا ۰/۹ متر درتمامی رویه ضخامت مساوی یا بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر همراه مجموعه ۵ ۸۵0۵۱۱ بار سنگ برابر است با (۱ (۲/۲ - ۱/۶) متوسط بدون درهم فشردگی اروش سنتی ‏ امجموعه سنگین گرد. فواصل ۶۰ سانتی‌متر در تمامی رویه». ضخامت مساوی یا بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر همراه مجموعه با انبساط زمین بار سنگ برابر است ۱۵ (۱/۶-۲/۲) آرایش یک متر متوسط خیلی ضعیف" ماشین حفاری ‏ امجموعه گرد خیلی سنگین فواصل ۶۰ سانتی‌متر ‏ آرایش ۰/۶۰ سانتی‌متر تا یک متر ‏ ادرتمامی رویه ضخامت مساوی با بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر همراه مجموعه (درهم فشردگی یااروش سنتی ‏ امجموعه گرد خیلی سنگین» فواصل ۶۰ سانتی‌متر ‏ اآرایش ۰/۶ سانتی‌متر تا ۱ متر در تمامی رویه ضخامت مساوی یا بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر همراه مجموعه تورم) بار سنگ تا ۸۰ متر سنگین توضیحات : ۱ در سنگ‌های خوب و عالی غالبا احتیاج به حفاظ حداقل و یا صفر است ولی به موقعیت هندسی درزه‌هاء قطر تونل و جهت درزه‌ها نسبت به تونل بستگی دارد. ۲- معمولاً قاب و حفاظ در سنگ‌های عالی لازم نیست. در سنگ‌های خوب ۲۵ درصد تا ۱۰۰ درصد در سنگ‌های ضعیف. ۳- معمولاً در سنگ‌های عالی احتیاجی به شبکه فولادی نیست. در سنگ‌های خوب, گاه شبکه (رکابی) مصرف می‌شود و در سنگ‌های ضعیف میزان آن به ۱۰۰ درصد می‌رسد. ۴- 8 عرض تونل است. ۱۶۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳- طبقه‌بندی ساختمانی سنگ به روس ۲۹۴ در متن فصل پنحم بر اساس طبقه‌بندی سنگ‌ها به روش ۹5۲ تشریح گردیده. در جدول پ-۳-۴ رده‌بندی ۳5 و تیپ سنگ‌ها که توسط ویکهام و همکاران انحام شده» نشان داده شده است.. در صورت حفر تونل با تی.بی.ام عدد +15 مطابق شکل پ-۳-۳۴ و همجنین در نمودار و شکل پ-۴-۴ بار سنگ برای قطرهای ۲ ۶ و ‎٩‏ متر به آزای مقادیر 51۹ آرائه گردیده ۱۰ که ی ۹9 ۱/۳۰ ۱/۱۵ ۱/۱۰ ۱/۰۵ ۱/۹۰ ضریب اصلاح 115 شکل پ-۳-۴- ضریب اصلاح 5 برای حفاری با تی.بی.ام ۱۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول پ -۳-۴- رده‌بندی ساختمانی سنگ‌های 15 (ویکهام و همکاران)" ره فشانی ۱ ۲ ۳ ۴ کمی گس گسل خورده به‌شدت گسل رسوبی ۲ ۳ ۴ ۳۴ تیپ ۱ ۳۰ ۳۲ تیپ ۲ ۳۷ :۳ ۳ ۸ تیپ ۳ ۲۴ ۱۸ ۲ ۷ تیپ ۴ ۱۹ ۵ ۱۰ ۶ پارامتر "13" الگوی درزه‌ها, جهت و راستا (ویکهام و همکاران ۱۹۷۴) راستا عمود بر محور۲ راستای موازی محور ۱ درزه‌ها با فواصل خیلی کم <۵ سانتی‌متر ۲ درزه‌ها با فواصل کم (۵ تا ۱۵ سانتی‌متر) ۳ نسبتاً درزه‌دار با فواصل ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر ۴ نسبتاً درزه‌دار تا بلوک (فواصل ۳۰ تا ۶۰ سانتی‌متر) ۵- بلوک سنگ تا توده (فواصل ۶۰ تا ۱۲۰ سانتی‌متر) ۶- توده سنگ ۱/۲۰۴ متر ۴ ۴۳۳ ۴۵ ۳۷ ۴ پارامتر ۰۵۰" آب زیرزمینی - شرایط درزه‌ها (ویکهام و همکاران ۱۹۷۴) جمع پارامترهای ۸ و زه شرایط درزه‌ها بدون آب ضعیف کمتر از ۱۶۰ لیتر بر دقیقه در کیلومتر سنگین بیشتر از ۸۰۰ لیتر در دقیقه در کیلومتر (ع ۲۵۲۱ 51۳0۵ 100) 1974 اه اه ۷۷1۵۳۵۵ - | ۲- شیب تخت زاویه تا ۲۰ درجه, شیبدار ۳۰ تا ۵۰ درجه و عمودی ۵۰ تا ۹۰ درجه. ۳- شرایط درزه‌ها: خوب یعنی بسته یا سیمانی شده» متوسط یعنی نسبتاً هوازده یا آلتره شده» ضعیف یعنی به شدت هوازده یا باز. ۱۸۳۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ رز 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ۸ 8۵ سل ال لبم 70 ِا س یک حل۱ ار ۰ فوت (ی هکل با نا بح 1۵ 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1۵ 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 بار سنگ روی طاق تونل ( کیلو پوند بر فوت مربع ) ور 3.6 50 وت و وی و دوع ۹۶ ۵9 92 [ )2) ار ار را هد که که هه وه هه 10 ۶4.882 و0 3 26.6 35 ۸:۲ 937 69:0 12 8 وبصه 30.8 انا ۷۵.3 6بکو 68.9 21 5 وه 26.6 شلد تلا عرو 39:0 6۵.3 16 8 23.60 و9.و2 3.6 6ج 3.7 62.0 69.5 :18 4 226 26.6 227 ۵۱.2 9و۱ 55.7 6۵.5 104 20 اک 20.1 2.3 دوهی 3بود ۱۷7 وه 75 و63 11.3 ۱ 22 7 23 26.6 225 375 ۱۱.7 53:7 390 69:۵ 12:0 24 7 و۶20 2.6 28.0 33.8 39.6 6.7 55:3 6۵.3 66.3 126 26۱ 6 5ب22 بش2 وهی وه ا37 3.1 6و 7:6 اه 67:۲ 53۶ 30 سکل پ-۴-۴- رابطه همبستگی بین ۰۲5۲۳ بار سنگ و قطر تونل ۱۸۶۹ ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۴- طبقه‌بندی ژئومکانیکی در سامانه ۲۱/۴ سنگ تشریح گردیده و تخمین مدول تغییر شکل سنگ نسبت به ۲۸/۲ در شکل پ-۵-۴ ارائه شده است. از آنجا که طبقه‌بندی 1۱۸ براساس داده‌های حفاری تونل به روش انفجار استء بنابراین در حفاری‌های با تی.بی.ام که آسیب وارده به سنگ کمتر و پاشیدن فوری بتن غیرعملی است» کاربرد ندارد. ۷ 2۲۸/۳ - 0 موارد جمع آوری شده + بیناوسکی ۱۹۷۸ 0 00 90 8۸0 70 60 50 10 30 20 10 0 طبقه بندی چ۳۲۸/]1 سنگ شکل پ-۵-۴- رابطه بین ۸/۴ و مدول تغییر شکل سنگ برجا ۱۷۰ -------- صفحهٔ بعد -------- نی و + ۰ ۰.۰ 7 ۰ ۸ پارامترهای طبقه‌بندی و امتیاز آنها با لا 0 0 6 | شا > 4۵ ۱-۵ ۵ ۵-۱۰ 4۵ ۲۵-۵۰ 4۵ ۵۰-۱۰۰ 4۵ ۱۰۰-۲۵۰ 4۵ ۲۵۰< سنگ بکر ۱ نک‌محوری یل علض ۲ ۳ یلع لک سطوح صاف با ۱ گسودگی کمتر از ۵ سطوح کمی زیر گسودگی : گسودگی بیس از ۵ میلی‌متر و نرم با درزه ممند پهنای گسودگی درزه کمتر از ۱ زبرغیرممند درزه با میلی‌متر یا کمتر از ۱ میلی‌متر کمی سرایط گسستگی‌ها و درزه‌ها بیش از ۵ میلی‌متر میلی‌متر. خدار خیلی دار بدون ۴ گسودگی ممتد ۱نا هوازده در حدار درزه هوازده هوازدگی نع معط لمتر در دقیقه ۱۲۵- دبی هر ۱۰ متر ۳۵ طول نوتل ِ ْ نع کل تک سم سل تنعل که 3 اصلاح امتیازات ناسی از راستای درزه‌ها تا و ی اقا لت ال سح + گروه نوده سنگ. محاسبه سده از امتیاز کل اس ال ال الا سک ا (: مفهوم گروه سنگ لک نیم ساعت دهنه دهنه ۳/۵ متر دهنه ۵ متر دهنه ۱۰ متر دهنه ۱۵ متر زمان متوسط ایستائی ۱متر ۰ ساعت ۱هفته یک سال ۰ سال 1 خطوط عمده برای طبقه‌بندی ناپیوستگی‌ها ۱۷۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵- سامانه 0 برای رده‌بندی توده سنگ‌ها این روش که ۱1001 آنرا از میان روش‌هاء روشی با جزییات بیشتر برای حفاظ‌ها در مغارهای زیرزمینی می‌شناسد.ء در آغاز توسط بارتون» لین و لوند" تنظیم شده است. شاخص 0 از رابطه زیر به دست می‌آید: ۱ 0 | ,رال 800 _ ۳ ا(ول 1 در این رابطه : 0 <* تعداد گروه درزه‌هاء 7[ > عدد زبری درزه‌هاء 2 *عدد آلتراسیون درزه‌هاء ۷[ <* ضریب کاهش آب درزه‌هاء و 4۳[ < ضریب کاهش تنش. در جدول پ -۵-۴ مقادیر عددی این پارامترها آمده است. برای اینکه مقادیر 0 به حفاظ‌های مورد نیاز مرتبط شوند»ء یک بعد معادله به عنوان عرض مفغار یا حفره زیرزمینی بخش بر نسبت حفاظت حفاری" (۳5) تعریف می‌شود. مقدار ۳:51 به کاربرد نهایی حفره و زمان باز بودن مغار بستگی دارد. برای انواع کاربری‌هاء مقادیر ‎۳51٩‏ به ترتیب زیر توصیه می‌شود: - برای تونل‌های موقت معادن ۳-۵ <- ۳5 - برای شفت‌های عمودی ۲-۲/۵ - ۳۹۲ (بیشترین مقدار برای مقاطع گرد)» - برای معبرهای دائمی معادن» تونل‌های آبی نیروگاه‌ها (به استثنای تونل‌های تحت فشار زیاد) و کارهای موقت که باید بعداً پوشش شوند ۱/۶ < 55 - برای تونل‌های ترافیکی فرعی, اطاق‌های ضربه‌گیرء تونل‌های دستیابی ۳51-۱/۳, - برای غالب کارهای مهندسی عمومی شامل نیروگاه‌هاء تونل‌های ترافیکی اصلیء تونل‌های هیدرولیکی تحت فشار, محل‌های تلاقی تونل‌ها و دروازه‌ها ۱/۰۰ خ۳5ء و - برای ایستگاه‌های راه‌آهن زیرزمینی» محوطه‌های ورزشی و کاربری‌های عمومی مشابه ۳51-۰/۸. در آن گروه از حفاظت‌های موقت که بعداً مقطع پوشش دائمی خواهند شد., ‎۳۹٩1‏ به ضریب ۱/۵ ضرب می‌شود. روابط همبستگی زیر با تقریب کافی قابل استفاده هستند: - چشمه حفاظت نشده» حداکثر برابر است با *07 + 2۳۹1 (متر)» فشار وارد بر حفاظ دائم با دو تا سه مجموعه درزه ,[/۱3 2/0«0- ۰۳ و - فشار وارد بر حفاظ دائم کمتر از سه محموعه درزه ,[3/3" 2/0۶0 -۳. 4 ع6ل با یک 160] ,۵۳۵۵۰ -| (۳۹]۹) 1۵0 000۳راگ ۳۳۵۵۷۵10 - 2 ۱۱۷۲ -------- صفحهٔ بعد -------- روش مبنی بر سامانه با توجه به ملاحظات متعددی که در آن وارد شده» روش کاربردی متخصصین است. توجه دقیق به تمام ملاحظات, مشخص می‌نماید که این روش, تنها به پارامترهای پایه‌ای متکی نیست و به همین جهت. انعطاف این روش در کاربرد وسیع‌تر است. پایه‌های سامانه از آمار تونل‌های حفر شده به روش سنتی استخراج گردیده و در مورد تونل‌هایی که با تی.بی.ام احداث می‌شوندء توصیه بر این است که مقدار به ۵ ضرب شود. روش‌های تجربی بر پایه‌های حفاری‌هاء مشاهدات و آزمایشات به دست آمده‌اند. بنابراین روش کامل و دقیق نیستند و گاه ممکن است حفاظ‌های محاسبه شده بر اساس این روش‌ها کافی نباشد. به این ترتیب در عمل لازم است برای سنگ‌ها اطلاعات موجود جمع‌آوری شود و اگر شکست‌هایی ملاحظه می‌شود. از روش‌های عملی - تجربی» استفاده نشود. از نقایص روش‌های عملی این است که استفاده کننده, بلافاصله با استفاده از ویژگی‌های زمین‌شناسی توده سنگ. بدون توجه به فرم‌های شکست. به طرح حفاظ‌ها می‌رسد؛ در حالی که در برخی از این روش‌ها چگونگی شکست ملحوظ نشده است. عوامل مهم شکست شامل موارد زیر می‌باشد: - شکست‌های ناشی از هوازدگی یا تخریب توده سنگ, - شکست‌های ایحاد شده از جریان آب (آب‌شستگی, انحلال, نشت بیش از حد و غیره)» - شکست‌های ناشی از پوسیدگی اجزای حفاظ - شکست‌های ناشی از فشردگی با ازدیاد ححم» و - شکست‌های ناشی از تنش‌های بالا در توده سنگ. سامانه‌های عملیء فرآیند تجربیات تونل‌های حفر شده با انفجار بوده و بنابراین باید به روش‌های متداول حفاری مجدداً تغییر یابند. به عنوان مثال اگر چه استفاده از تی.بی.ام کمترین به‌هم‌خوردگی در ساختمان سنگ را سبب می‌شود.ء ولی اجرای بتن‌پاشی به فاصله کم غیر عملی است. بنابراین عناصری از قبیل قاب‌ها (همراه با شبکه فولادی) یا عناصر پیش‌ساخته باید به کار روند. به همین ترتیب» روش‌های جدید حفاظت مانند بتن پاشیدنی با الیاف فولادی و مهار و شبکه فولادی مهارهای اصطکاکی, در شکل پ-۶-۴ آقایان بارتون» لین و لند ۳۸ گروه حفاظت را با استفاده از طبقه‌بندی و با جزییات مربوط به توصیه‌های حفاظت (بر مبنای تیپ‌های آرائه شده در جداول این طبقه‌بندی که در پیوست آورده شده) ارائه نموده‌اند. ۱۷۳ -------- صفحهٔ بعد -------- وا ‏ + و او امن هد مر هر 10 ۶ 2 ۵ سس مر نا مد 1 اد 07 100 0000۳ 9000000 وخ 4 1۶ بل ااززا انا ز 23 سا کی ی ./۹ «۴ ۰/۹ ۰/۴ ۰ ۱۰۰ ۱۹۹۰ 0 شکل پ-۶-۴- طبقه‌بندی حفاظت‌های سنگ ۱۷۳۴ ۰ :۶ ۰ ۵ زد ود هون جمهموممووووز بخ مییا میم جومدن خدنراراااد ۲ چ وا خ وا خرن جورو جرا خرادرامووموون: ام هل الا لاه ۳ ی خووونا: جرارارااااااراا ز :۳ 1۵ کلا خاا ان منم مدا خ یمسا این 010۸۸۸000 :1 0 ۲ خن چا جوا مورا 1 61 کت ۲ ۱ ج :۳ ۳ خااطاذ موی وس مس 0و سس 1۸ سس یمق + ۷۸ جلا: 4۳ وان وا اسان سای از زا ان و ساسما یی ات اس ۱۰۰ سس ,۶ ۲۰ ۱ ./.. ۹ -------- صفحهٔ بعد -------- جدول پ-۵-۴- طبقه‌بندی پارا روش بارت ۱- عدد کیفی سنگ (آ۳] ث: عالی ۲- عدد گروه درزه‌ها الف: سنگ ماسیوء بدون درزه یا با چند درزه ب: ایک گروه درزه پ: یک گروه درزه به اضافه درزه‌های تصادفی ت: _دو گروه درزه ث: دو گروه درزه به اضافه درزه‌های تصادفی چ: اسه گروه درزه چ: ‏ سه گروه درزه به اضافه درزه‌های تصادفی ح: چهار گروه یا بیشتر درزه» درزه‌های تصادفی, به شدت درزه‌دار» خرد شده» غیره خ: سنگ‌های خرد شده خاک مانند 3- عدد زبری درزه‌ها - سطح تماس جدار سنگ - سطح تماس سنگ قبل از ۱۰ سانتی‌متر برش الف: درزه‌های غیرممتد ب: درزه‌های زبر غیرمنظمء موجدار پ: صاف و به ندرت موجدار ت: سطح صاف برش موجدار ج: "صاف. مستوی چ: سطح صاف» مستوی ح: منطقه حاوی کانی رس به میزانی که جدار درزه‌ها در خ: منطقه حاوی ماسه, شن یا سنگ شکسته به میزانی که جدار درزه در تماس با سنگ نیست ۱- مأخذ حفاری‌های زیرزمینی - هوک - براون ردی در شاخص حفاری تونل 0 ن" ۱۹۷۴ ۱- اگر (1)(1] کمتر از ۱۰ (تا صفر) اندازه‌گیری یا گزارش شده کمیت عددی ۱۰ در ارزیابی به کار می‌رود. ۲- گام‌های ۵ برای (آ+1 ۱۰۰ ۹۵ ۹۰ و غیره به‌قدر ۱- برای تلاقی‌ها (۳[ /۳) ۲- برای دروازه‌ها (0[ 4 /۲) توضیح: این تشریح بر اساس شکل ظاهری در مقیاس‌های کوچک و متوسط به کار می‌رود. ۱- اگر متوسط فاصله درزها بیش از ۲ متر باشد ۰ اضافه شود. ۲- عدد ۰/۵ - ۳[ را می‌توان برای سطح مستوی درزه‌های ممند به کار برد -------- صفحهٔ بعد -------- ادامه جدول پ-۵-۴ ِ شرح 4- عدد مربوط به التراسیون درزه الف: درزه‌های به خوبی بسته شده سخت. نرم نشده» با پر شدگی نفودناپذیر از قبیل کوارتزء اپیدوت ب‌ دیواره‌های درزه دگرسان نشده‌اند. سطوح درزه فقط لک دارند. پ: دیواره‌های درزه کمی دگرسان, دارای پوشش کافی نشدنی» قطعات ماسه,ء خورده‌های سنگ‌های بدون رس ت: درزه‌ها با رویه رس ماسه یا لای‌دار» ترک‌های ریز رس (غیرنرم) ث: درزه‌ها با رویه کافی رسی نرم شونده» کم اصطکاک از جمله کائولونیت یا میکا. همچنین کلریت. تالک گچ, گرانیت و غیره پوشیده شده و کمی رس‌های قابل تورم دارند. - رویه درزه قبل از ۱۰۰ میلی‌متر برش چ ماسه. پودر سنگ عاری از رس ح: ‏ پرشدگی با کانی‌های رس‌های به شدت تحکیم یافته غیر نرم شونده (ممتد ولی با ضخامت کمتر از ۵ میلی‌متر) خ: ‏ پرشدگی با کانی‌های رسی تحکیم یافته (متوسط تا کم) ممتد با ضخامت کمتر از ۵ میلی‌متر د: ‏ پرشدگی با رس قابل تورم» مونت موریلونیت, ممتد ولی با ضخامت کمتر از ۵ میلی‌متر - مقادیر 12 بستگی به مقدار رس‌های تورم‌پذیر و تماس با آب دارد. - رویه درزه هنگام برش تماس ندارد. نواحی یا گروه‌های ناییوسته یا شکسته رن سنگ یا رس (به چ» ح» خ مراجعه شود برای نوع رس) ز: ‏ نواحی یا گروه‌های رس ماسه یا لای‌دار» قطعات کوچک رس (نرم نشونده) س: (بندهای +چ» ح» خ راملاحظه نمایند) 5 ضریب کاهش آب درزه" (1۷) الف: حفاری در منطقه خشک یا جریان ورودی خیلی کم (کمتر از ۵ لیتر در دقیقه) به صورت موضعی ب: جریان ورودی متوسط ندرتا همراه با شستن مواد پر کننده درزه‌ها پ: جریان ورودی زیاد یا با فشار بالا در سنگ مستعد با درزهای خالی ت: جریان ورودی زیاد یا فشار بالاء شستگی زیاد در پر کننده درزها ث: جریان‌های تا حد غیرمنتظره زیاد و فشار بالا هنگام ترکیدن که با گذشت زمان کاهش پیدا می‌کند. ج: _ مانند بالا یا بدون کاهش قابل ملاحظه در زمان 6- ضریب کاهش تنش (5۱۳) ۱-۶ مناطق ضعیف که حفاری را قطع می‌کنند و ممکن است سبب ضعیف شدن توده سنگ در حفر تونل شود. الف: وجود مکرر نقاط ضعیف شامل رس یا سنگ‌های با تخریب شیمیایی یا در برگیرفته شده با سنگ‌های خیلی لق (با هر عمق) ب: یک منطقه ضعیف حاوی رس یا سنگ تخریب شده شیمیایی (عمق حفاری کمتر یا برابر ۵۰ متر) پ: یک منطقه ضعیف حاوی رس یا سنگ تخریب شده شیمیایی (عمق حفاری بیشتر از ۵۰ متر) ت: مناطق برشی در سنگ مناسب (بدون رس) (عمق حفاری کمتر یا برابر ۵۰ متر) ث: مناطق برشی در سنگ مناسب (بدون رس) (عمق حفاری بیشتر از ۵۰ متر) ج: _درزه‌های باز مثل سنگ با درز زیاد یا مانند قطعات حبه قند یادداشت: اگر مناطق برشی تنها حفاری را تحت تأثیر قرار داده و آنرا قطع نکندء این مقادیر را ۲۵ تا ۵۰ در ۱۷۶ ۲۵-۳۰ ۱۶-۴ ۱۲-۶ ۶۲ ۶-۴ -------- صفحهٔ بعد -------- ادامه جدول پ-۵-۴ ۲-۶ سنگ مناسبء» مسائل مربوط به تنش سنگ: ۹ 5۳ الف: کم تنش» در نزدیکی سطح ۰ ۲۱۳ ۲/۵ ب: تنش متوسط ۲۰۰-۰ ۱/۰۱۳-۰/۶۶ پ: تنش زیاده ساختمان خیلی فشرده غالباً مناسب برای پایداربودن ممکن است برای پایداری دیوار نامناسب باشد ۱۰-۵ ۰ ۰/۶۶-۰/۳۳ ۰/۵۲ ت: سنگ با شکستگی ملایم (توده سنگ) ۵-۵ ۶ ۳۳ ۵-۰ ثِ سنگ با شکستگی از انفجار سنگین (توده سنگ) ۵/> ۱۶> ۱-۰ در سنگ بکرا که به شدت غیرهمگن باشد.ء اگر تنش‌های اندازه‌گیری شده در شرایط بکر 10> ٌ باشد 6 و ,6 را به 6۵ ۸/*کاهش دهید.ء اگر یه باشد .6 و ,6 را به ۰/۶6 و ,۰/۶0کاهش دهید. توضیح اینکه م6 مقاومت تک‌محوری و ,6 مقاومت کششی (بار نقطه‌ای) و 62 و 6۳ و تنش‌های اصلی حداکثر و حداقل هستند. در چند مورد از ملاحظات عمق راس تونل از رویه کمتر از عرض (چشمه) بوده است. برای چنین مواردی ‎٩٩۳‏ را از ۲/۵ به ۵ افزایش دهید (به بند چ فوق توجه گردد). ۳-۶ سنگ‌های فشرده: جریان خمیری سنگ مناسب تحت اثر فشار زیاد از ناحیه سنگ ۳ ۴-۶ سنگ‌های متورم: تورم شیمیایی در حضور آب صورت می‌گیرد. ب: فشار سنگین درهم فشردگی سنگ ۱۰۳۹۵ ۷1۳۵0 - | ۱۷۷ -------- صفحهٔ بعد -------- می‌تواند نیاز به < پاشیدنی را موجب. ملحوظ شده‌اند. 1.11۷7 1.۷7 (ع5۳)۲ (ع۲ب)5۳ (ع5۳)۲ (ع5۳)۲ (ع5۳)۲ (ع۲ب)5۳ (ع۲ب)5۳ (ع5۳)۲ وه ۱ تا هشت. به شراد شود؛ خصوصاً اگر ارتفاع (ع۲ب)5۳ 2-0(ع۲8 )8 1.50 (8)8 -2(ع۲8 )8 1.50 (عاب)8 2-0(ع۲8 )8 (ع5۳)۲ 1.50 (8ا)8 1.50 (8 )8 1.50 (8)8 ۳۹2-9 ۰5-0 8))8(1 ۳ 8)18(1.5-0 0 |[ -۹)1۳(5+ 1.50 (8 )0 ۰5-0 8))8(1 0[ ۳+ 8)18(1.5-0 10 -5)1۳(5+ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱.۷۷ ۱.۷1 ۱1 ۱11 ۱.۷1 ها ها ۷11 / 5-0. |[ (8))0 ۳01 5-0. |[ (8))0 0-0 |[ (5)۳۳+ (50)۲۵ 0 . [(هاا)8 0 - |[ (عا)8 752-3 52-0 0 -- | (ع)8 ۳01 0 - | (عاب)8 ۳01 0 - |[ (3))6 ۳62-3 0 - | (عاب)8 752-9 3)10(1-7 ]10-1[ (۳ )۹+ 0 -8)6(1۱ -(0 1[ (5)۳+ -8)6(1۱ 20-2 (۳ )۹+ -8)6(1۱ 0 -۳(5 )5+ 0 -|1(ع8۲)۵ 0- 52+ 0 52.5-5 (ع)۳ 0 | (عا) اووادیه 52.5 (عا)8 -۳(2.5 )۹+ (عاا)5 ۱-0[ (ع) 5|[-۹)1۲([)0+ 0 - |[ (عا8 0 1 -5)171۳(5+ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷111 2.21 1-0 (ع))8 15-0 (۹)۳+ 1-0 (ع))8 10-1 (5)1۳+ 0 (ع۲ )85 0۳ 1۳۳+ 0 (ع۲ )85 )۳۹ (ع)) 5( (ع)) 0 -۹)1۳(5+ (ع)) -62.5+ 0 (ع)) 00 | -7.6 (۹)1۳+ (ع۲ )5 5-0 (۳ )۹+ 0- 000۵۸20 0 (ع))۳8+ ٩)1۳( [1 0-0 (ع))8+ (ع)) 0-400 5)1۳(3+ (ع)) 15-0 (5)۳+ 0 (ع1) 15-0[ (5)1۳ -83(30) 06۸ ۱00 ] (ع])+ 0 (ع))۳ - ۳۹52 (ع۲ )5 )۳۹ 0 (ع)) )۳۹ 0 (ع))۳ 0 -۳52.5+ 5-7-0 (5)13۳ 0 (ع1) 5-0 (۳ )۹+ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۱ |۸0. [ ۱1۱1.1۷. [| |1۱.1۸2.20 [ ۹۳11 4 21.1 ۱111 21 ۷۷11 2.111 | (ع)۳ 0 -۹)1۳(5+ ٩)1۳( 7.50 20-0 0-۸:) 0 (ع))8+ 30-00( 5۳ )0۸ (ع) | (ع)۳ 60-(۳(40 )5+ | (ع)۳ ۳(20-400 )5+ -۵۳(40) 06۸ ۱0 ٩‏ [ (0])+ | (ع)۳ )۳۹ 0 1 -5)171۳(5+ -5)۳(7.5 0 (3)6 0 -۹)1(۳(5+ -5)۳(7.5 5-0 [ (5)1۳ ۳20-60 06۵ 0 (ع))8+ 0 (۲)6 00 |[ -5)11۳(30+ -5۳(60) 060۸ 200 | (ع])+ (ع) ۳20-0 )۹+ -۵۳(40) 06۸ ٩)1۳([ 0-0 ٩)11۳(20-60 +))0(0. 5- [ .) 06-۸ ‏-7(100ی) 300 06-۸ ‏-7(100ی) 300 +۳8))0(0. 5- [| 0 ٩)۳( 70-0 5):۳( 70-00 +۳)]0( | -------- صفحهٔ بعد -------- - *استنتاج ارتش آمریکا: طرح حفاظ‌های موقت به این صورت از اطمینان کافی برخوردار نیست. - راهنمای جداول 80 < مهاربندی موضعی 3 < مهاربندی سیستماتیک (۷18) < تزریق» بدون کشیدن (18) < با کشیدن نوع مهره‌های بازشو برای سنگ‌های مناسب» تزریق با کشش بعدی در سنگ‌های با کیفیت خیلی ضعیف (زیرنویس|) (0110) <- شبکه ارماتور (۲)۲۸) < تور سیمی ۲ < آهن میلگرد (برای تسلیح) | در مورد انفجارهای سنگین, غالبا مهارهای با ورق‌های تکیه‌گاهی قابل بزرگ شدن به کار می‌روند. فواصل آنها معمولاً ۱ متر (ندرتاً ۸ متر) و حفاظت نهایی پس از انفجار انجام می‌شود. ... 2 دریک حفاری» معمولاً از میل مهارهای با طول‌های مختلف مثلا ۳ ۵ و ۷ متر استفاده می‌شود. 3 دریک حفاری معمولاً از میل مهارهای با طول‌های مختلف مثلاً ۲. ۳ و ۴ متر استفاده می‌شود. 4- مهارهای کابلی کشیده شده معمولاً به عنوان کمک و مکمل برای فشار تکیه‌گاهی مهارها می‌باشد. طول تیپ در حد ۲ تا ۴ متر 5 در یک حفاری, معمولاً از میل مهارهای با طول‌های مختلف مثلاً ۶ ۸ و ۱۰ متر استفاده می‌شود. 6- مهارهای کابلی کشیده شده به عنوان مکمل فشار تکیه‌گاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد. طول تیپ ۴ تا تعدادی از مغارهای نیروگاهی قدیم از این گروه مهاربندی موضعی با سیستماتیک استفاده کرده‌اند. در این مواردء از توری سیمی و چشمه آزاد قوس بتنی با ضخامت ۲۵ تا ۴۰ سانتی‌متر به عنوان حفاظ دائم استفاده شده است. 8 موارد شامل تورم از قبیل رس‌های مونت موریلونیت (در معرض آب) در صورت وجود تورم و افزایش حجم زیاد در پشت حفاظء فاصله لازم برای انبساط در نظر گرفته می‌شود. در صورت نیازء از زهکش استفاده می‌شود. 9 به جز رس‌های قابل تورم» سنگ‌های درهم فشرده را شامل می‌شود. 40- شامل سنگ‌های قابل تورم. معمولا تکیه‌گاه‌های سنگین صلبء به عنوان حفاظ دائمی به کار می‌رود. 1 تجربه نشان می‌دهد که. در صورت تورم یا درهم فشردگی, قبل از اجرای بتن (یا شاتکریت) و اگر مقدار 0 در حد ۱/۵ بیشتر باشد.ء شاید استفاده از میله مهار (از نوع کشیده شده) مناسب باشد. این مهاربندی گاه توأم با شاتکریت خواهند بود. 2- اگر توده سنگ دارای درزه زیاد باشد ( 1/5> از جمله در توده‌های شکسته مانند حبه قند یا زون‌های شکسته در 1 کوارتزیت» ممکن است حفاظ موقت متشکل از چند لایه بتن‌پاشی باشد. مهاربندی سیستماتیک (کششی) پس از بتن‌ریزی لازم (۵[9 ۱۹ می‌شود ولی در صورتی که 5 (1۳ بوده یا مقدار زیادی رس وجود داشته باشدء مهاربندی موّْثر نخواهد بود مگر اینکه با تزریق همراه گردد. طول مناسب مهارها با استفاده از رزین‌های زودگیر تأمین می‌شود. 3- ممکن است پدیده جدی تورم یا درهم فشردگی» ایجاب کند که در جبهه پیشروی قوس بتنی سپرهای موقت نصب شوند و در جبهه کاری نیز حفاظ‌های موقت لازم شود. 4- به دلایل ایمنی هنگام حفاری شاید لازم باشد از چند کوره مجزا حفاری کرد و سقف را حفاظت نمود. گروه‌های ۰۱۶ ۲۰ ۰۲۴ ۰۲۸ ۲ و ۳۵ (متر ۱۵<حیوب/ طل جض). 5- غالباً حفر تونل از کوره‌ها و حفاظت طاق لازم است. در مورد درهم فشردگی شدید.ء حفاظت دیوارها و کف نیز لازم خواهد بود (گروه ۳۸ متر -۱حوی/ ۳ ۳۳). ۱/۸۲ -------- صفحهٔ بعد -------- الف - گاهی استفاده از توری سیمی برای کنترل سنگ‌هایی که در طول زمان لق خواهند شد لازم می‌شود. توری در فواصل ۱ تا ۱/۵ متر به سنگ متصل می‌شود.ء بین پیچ‌سنگ‌هاء سنجاقک‌های کوتاه با تزریق به کار می‌رود. توری سیمی گالوانیزه در مواردی که کاربری دائمی است مورد استفاده قرار می‌گیرد. ب - شبکه آرماتور که به صورت مربع در رئوس جوشکاری شده» در بتن‌پاشی مورد استفاده است؛ در مورد بتن‌پاشی نباید از تور سیمی استفاده شود. هنگام استفاده از شبکه آرماتور جوشکاری شده» باید سعی شود شبکه سبک باشد و به صورتی تعبیه و نگه‌داری شود که دو نفر از بالا به آن دسترسی داشته باشند. شبکه تیپ آرماتورهای ۴/۲ میلی‌متر با فواصل ۰ میلی‌متر است (۱۰۰ در ۱۰۰ در ۴/۲ گفته می‌شود). جبهه کارء از میل مهارهای بدون کشش تزریق شده استفاده گردد. این روش به تراکم نقاط نصب مهار و روال حفر چال در توده‌هایی بستگی دارد که انفجار یا لق‌گیری می‌شود و بسیاری از پیمانکاران (به جز شرکت‌های اسکاندیناوی) از پیچ‌سنگ‌های کشیده که بعداً تزریق می‌شوند مد نظر قرار می‌گیرند. به این ترتیب اطمینان حاصل می‌شود که حفاظت هنگام حفاری,» انجام گردیده است. ت - به نظر بسیاری از پیمانکاران» اجرای طاق بتنی با ضخامت ۲۰۰ میلی‌مترء به علت نبودن فضای کافی برای قالب‌بندی» بتن‌ریزی و ارتعاش بتن» بسیار مشکل است. از نظر گروه مهندسین ارتش آمریکاء ضخامت بتن ۱۰ اینچ (۲۵۴ میلی‌متر) - یادداشست‌های تکمیلی پیچ‌سنگ‌های تزریق شده بدون کشش در چند مجموعه حفاظت توصیه می‌شود. هنگامی که بارتون» لین و لند دستورالعمل حفاظت را تدوین می‌نمودندء پیچ‌سنگ‌های اصطکاکی مورد استفاده نبودند. در اثر شرایط مناسبء» میل مهارهای اصطکاکی غالباً برای کاربرد با عنوان حفاظ‌های اولیه و موقت زمین کم‌هزینه‌ترین هستند. در جدول پ- ۱-۵-۵ روش محاسبه نشان داده شده است. در ادامه جدول پ- ۱-۵-۵ حفاظت‌های توصیه شده بر اساس طبقه‌بندی آمده است. برای محاسبه حفاظت‌هاء روش‌های نیمهنظری وجود دارد که به علت محدودیت کاربرد و تخصص کارشناس در استفاده از آزهاء توصیه می‌شود به مأخذهای معتبر و راهنماهای طراحی و استانداردهای مختلف از جمله محاسبات مسلح کردن سنگ‌ها ۱/۸۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ محدودیت‌های کاربرد برای روس‌های تجربی سامانه‌های حفاظت پاید به دست آمده باشند. به این ترتیب» در عمل باید بررسی شود که آیا توده سنگ, با مودهای شکست که در مفروضات به آزها توجه نشده مواجه خواهد بود. از سوی دیگرء به طوری که دیدیم در روش‌های تجربی» مبانی بلافاصله به طراحی حفاظت می‌رسد بدون اینکه مودها و عمل شکست از جمله موارد زیر در آن لحاظ شده باشد: - شکست ناشی از هوازدگی و تخریب توده سنگ. - شکست‌های ناشی از آب جاری (به صورت فرسایش, انحلال, تراوش‌های زیاد و غیره)» - شکست‌های ناشی از فرسودگی عناصر حفاظ - شکست‌های ناشی از تنش‌های مازاد در توده سنگ. ۱/۸۴ -------- صفحهٔ بعد -------- در این پیوست. روابط مربوط به محیط‌های مختلف که بیان آنها در متن فصل ششمء» به طولانی شدن منجر می‌گردید آورده ۱- روس‌های قدیمی ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ پس ۱ از سالیان پیش» در مورد بستگی تنش‌ها در محیط ارتجاعی به شکل تونل و مغار ترزاقی و ریجارت » بررسی‌هایی به عمل 1] ۸ ] 3:1 ۸ ۳ ۵*۱ 32 و2 324 ]- 7 - مختصات قطبی هستند بر روی محور عمودی .027 ۷ -فشار یکنواخت عمودی سنگ می‌باشد ۵ شعاع تونل یا مغار م(ح(م- ‏ فشار یکنواخت افقی سنگ ,6و6 تنش‌های شعاعی و مماسی - ۰ __ ۰ ۰۰ 7 تس ۰ 3 با فشار جانبی ۳:۸0 و با تغییر مختصات 2 < ۰0 روابط به صورت زیر تبدیل می‌شوند. ۲۳ ۸ 3 ۸ ۸ :3 ۵*۱ , 0 3 + ا_ + ؟ + 2 وی 4 32 24 و با سای ی 51 )20( 1 مک (اع10۲7۵- | ۱۸۵ -------- صفحهٔ بعد -------- این روابط مربوط به توزیع تنش در اطراف یک مغار در حالت دو بعدی (روی صفحه) است. در حالت سه بعدی» طبق قانون هوک. تنش عمود بر صفحه (م6 + ,۷)6 < ره خواهد بود. تنش‌های افقی و عمودی بر اساس روابط شناخته شده انتقال, به صورت زیر به دست می‌آیند: 7,20 - 20و 50۴۶ ۴۶ وگ 2 ,6 2 2 7,0 + 29و 60۴۶ ۴۶ وگ ی 2 2 60و - 0 ری روابط تنش در اطراف یک حفره یا مغار با شکل بیضی توسط ۸1606۲ بیان شده است. اگر قطر بلند بیضی افقی باشد (موازی محور ): 0 له 005 ح)( 6 هه 510۳ <7 اگر قطر بلند بیضی عمودی باشد (موازی محور 7) رابطه بیضی به صورت زیر است: 2 2 ۸ 7 چک ای 5 یج اک 6-0 ره ۹ ۳ اس الا ات سک ۹ ۱ 4 ۳ 7 سم . 0 24 رل ار و ۱ الف - تنش‌های مماسی و شعاعی, اگر ب - مانند حالت قبل ولی با فشار جانبی مساوی فشار جانبی کم باشد (0/25- عمودی باشد (1-. شکل پ-۱-۵ ۱۸۶