عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار شاتکریت نسبت به دیواره تونل و شناخت پارامترهای موثر بر آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2422;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59274
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- وحید منوچهری
- چکیده
- با ایجاد و پیشرفت روش جدید تونلزنی اتریشی و کاربرد وسیع آن در ساخت و اجرای سازه های زیرزمینی، استفاده از شاتکریت در این روش تونلسازی نیز پیشرفت وسیعی نمود. مزایای بی شمار شاتکریت به عنوان یک عضو سازه ای، همراه با پیشرفت تجهیزات، مواد و چگونگی اجرای آن، شاتکریت را به عنوان یک روش نگهداری مهم در کاربردهای مختلف تبدیل کرده است. خصوصیت بارزی که شاتکریت را از دیگر وسایل نگهداری متمایز می سازد در این نکته نهفته است که "شاتکریت در نگهداری تونل باری را تحمل یا به زمین زیر تونل منتقل نمی کند، بلکه نقش شاتکریت در نگهداری تونل این است که به زمین کمک می کند تا بارها را خود تحمل کند". بنابراین امروزه طراحی و شناخت رفتار شاتکریت بسیار ضروری است. با توجه به خصوصیات منحصر به فرد لایه شاتکریتی و همچنین روش اجرای آن بررسی رفتار آن بسیار مشکل است و به راحتی نمی توان حالت واقعی را بطور کامل مدل نمود و هر مسئله و طراحی نیاز به ابزار و لوازم خاص خود دارد. امروزه تحلیل های مکانیکی نگهداری شاتکریتی اکثرا بر اساس تئوری ارتجاعی انجام می شود که برای تحلیل نگهداری تونل دایروی بسیار مناسب هستند. در تحقیقاتی که امروزه در زمینه تحلیل لاینینگ شاتکریتی تونل انجام می شود، سعی می شود تا مشکلات تحلیل های قبل مرتفع شود. اما باز هم نیاز به تحقیق بیشتر در این زمینه می باشد. چراکه برخی فرضیات موجود در این تحقیقات با واقعیت همخوانی ندارد. این پایان نامه در ادامه این مسیر حرکت نموده و تحلیلی مکانیکی بر مبنای تئوری ارتجاعی برای مدلی شامل تونل و لاینینگ با شرایطی مشابه با شرایط واقعی زمین ارائه می نماید. این تحلیل جدید منجر به بدست آمدن میدان تنش و جابه جایی در لاینینگ شاتکریتی و زمین اطراف تونل شد. بنابر تحلیل صورت گرفته، شاتکریت از ایجاد تنش کششی در دیواره تونل جلوگیری می نماید. همچنین تاثیر نسبت مدول یانگ شاتکریت به مدول یانگ زمین و نسبت تنش افقی به قائم در زمین با رسم نمودارهایی مشخص شد. بنابر تحلیل مشخص شد که هر چه نسبت مدول یانگ شاتکریت به مدول یانگ زمین به یک نزدیکتر باشد، بهره وری شاتکریت بیشتر خواهد بود. در این راستا و برای بالا بردن مدول یانگ شاتکریت، نقش مش بندی فولادی و تاثیر آن بر میدان تنش و جابه جایی در زمین اطراف تونل و لاینینگ شاتکریتی نیز مورد تحلیل قرار گرفت. مش های فولادی باعث کاهش تنش مماسی در زمین و لایه شاتکریتی و همچنین افزایش تنش شعاعی در زمین می شوند. بنا بر اهمیت بحث زمان در نصب لاینینگ شاتکریتی، تاثیر فاصله زمانی بین نصب لاینینگ شاتکریتی و حفاری تونل با روابطی تحلیلی بدست آمد. مشخص شد که هر چه فاصله بین نصب لاینینگ و حفاری بیشتر باشد، تنش در زمین بیشتر و در لاینینگ کمتر می شود اما کاهش تنش در لاینینگ بسیار چشمگیر است. بنابر تحلیل انجام شده، روشی جهت بدست آوردن ضخامت لاینینگ شاتکریتی نیز ارائه شد.
- Abstract
- Development of New Austrian Tunneling Method (NATM) has resulted in special focus on shotcrete development. Many advantage of shotcrete along with new developments on equipment, material and operation methods has converted shotcreting to an important support method. A unique advantage of shotcrete is enhancing ground self-support capability. Many analysis of shotcrete layers are based on elasticity theory for circular tunnels. In this thesis attempt has been made to present a new analysis of ground around the tunnel and shotcrete and mesh layers simultaneously. The study resulted in a new analysis for ground and shotcrete stress-displacement field. Effects of ratio of ground to shotcrete elastic modulus as well as ratio of horizontal to vertical stress on stress-displacement field were also investigated. It was shown that using wire mesh reduces tangential stresses in ground and shotcrete and increases radial stresses in ground. Attempt was also made to indicate effect of delayed shotcrete installation. More delay in applying shotcrete results in more final stresses in ground and less induced stresses in shotcrete layers. Finally a trial and error method was proposed for estimation of necessary thickness of shotcrete layers.
