تحلیل پایداری تونل ها با در نظر گرفتن نیروی وزن و سختی پوشش

در ترسیم منحنی های روش همگرایی-همجواری برای تونلها همگرایی دیواره جانبی، سقف و کف ممکن است متفاوت باشد. دلیل آن وزن توده سنگ ناحیه پلاستیک یا گسیخته شده پیرامون تونل است. در این مقاله یک روش نیمه تحلیلی برای استخراج منحنی های پاسخ زمین و مشخصه پوشش برای یک تونل دایره ای حفاری شده در توده سنگ الاستوپلاستیک با رفتار کرنش نرم شونده ارایه می شود. در روش ارایه شده از معیار تسلیم و تابع پتانسیل پلاستیک مورکولمب برای توده سنگ استفاده می شود. شرایط متقارن محوری فرض می شود تا تاثیر وزن ناحیه پلاستیک بررسی شود. وزن توده سنگ پلاستیک به شکل یک نیروی گسترده شعاعی در نظر گرفته می شود. این نیرو در امتداد های مختلف مقدار متفاوتی دارد. دو دیدگاه متفاوت پوشش انعطاف پذیرو پوشش انعطاف ناپذیر برای مدلسازی پوشش بتنی و اعمال سختی آن ارایه می شود. در دیدگاه پوشش انعطاف پذیرتاثیر پوشش به صورت یک فشار یکنواخت داخلی در نظر گرفته می شود که به سطح داخلی توده سنگ وارد می-شود و در دیدگاه پوشش انعطاف ناپذیر پوشش به شکل یک استوانه جدار ضخیم الاستیک در نظر گرفته می شود. با ترکیب این دو دیدگاه می-توان اثر سختی پوشش را اعمال نمود. معادلات حاکم را نمی توان به صورت تحلیلی حل نمود، بنابراین از روش تفاضل محدود برای حل آنها استفاده می شود. از چندین مثال مشروح برای نشان دادن کارایی روش ارایه شده و بررسی بار گرانشی استفاده می شود. نتایج بدست آمده با روش ارایه شده نشان می دهد که بار گرانشی بر پایداری تونل بسیار موثر است به خصوص در شرایطی که ناحیه پلاستیک بزرگی پیرامون تونل شکل بگیرد.