سازه های زیرزمینی و تونل سازی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:151
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

چكيده 1

ساخت تونل به عواملي نظير حفاري ، نگهدارنده هاي سنگ و تزريق ملات سيمان بستگي دارد . در سالهاي اخير تكنولوژي حفاري و سيستم نگهدارنده رشد فزاينده اي داشته است ولي تزريق ملات و روشهاي وابسته به آن داراي همان نرخ پيشرفت نبوده است .

در مقاله حاضر سعي شده علاوه بر شناخت كلي از تكنولوژي تزريق ملات بررسي تاثير ملات بر روي كيفيت سنگ ها ،هزينه هاو زمانبندي و نيز روشهاي تزريق، مصالح و ملات هاي كاربردي مورد استفاده در اين تكنولوژي پرداخته شود.

همچنين در این مقاله مزایاي استفاده از الیاف در شاتکریت در مقایسه با مش فولادي بیان شده. همچنین دو نوع الیاف قابل استفاده در شاتکریت( الیاف فولادي و الیاف مصنوعی) مورد مقایسه قرار گرفته. در نهایتاین مقاله پاسخی به این سوال خواهد بود که چگونه الیاف با کارایی بالاي پلی پروپیلن( HPP) که به تازگی استفاده از آن ها رایج شده را با الیاف فولادي مورد مقایسه قرار دهیم. همچنین نتایج آزمایشات انجام شده ارائه گردیده است.

مقدمه 2

رومی ها نیز در ساخت قنات‌ها و همچنین در حفاری تونل های راه پرکار بودند. آنها در ضمن اولین دوربینهای مهندسی اولیه را در جهت کنترل ترا ز وحفاری تونل ها به کار بردند.

. این امرنشانگر این است که آنها در تلاشهایشان جهت ایجاد حفریات به دنبال راهی برای بهبود شرایط زندگی خود بوده اند. پیش ازتمدن روم باستان ، در مصر ، یونان ، هند و خاور دور و ایتالیای شمالی ، تماما تکنیکهای تونلسازی دستی مورد استفاده قرار می‌گرفت که در اغلب آنها نیز از فرایندهای مرتبط با آتش برای حفر تونل های نظامی ، انتقال آب و مقبره‌ها کمک گرفته شده است. در ایران نیز از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آبهای زیر زمینی تونل هایی موسوم به قنات حفر شده است که طول بعضی از آنها به 70 کیلومتر و یا بیشتر نیز می‌رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر50000 رشته برآورده شده است. جالب توجه است که این قنات های متعدد، طویل و عمیق با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند.

فصل اول

تعاریف مربوط به تونلها 6

اهمیت احداث تونل ها دردوران های قدیم ، تا بدین جاست که کارشناسان کارهای احداث تونل درآن تمدن‌ها را نشانگر رشد فرهنگ و به ویژه رشد تکنیکی و توان اقتصادی آن جامعه دانسته‌اند. تمدنهای اولیه به سرعت ، به اهمیت تونل‌ها ، به عنوان راه‌های دسترسی به کانی ها و مواد طبیعی نظیر سنگ چخماق به واسطه اهمیتش برای زندگی، پی‌بردند. همچنین کاربرد آنها دامنه گسترده‌ای از طاق زدن بر روی قبرها تا انتقال آب و یا گذرگاههایی جهت رفت و آمد را شامل می شد. کاربردهای نظامی تونل‌ها ، به ویژه از جهت بالابردن توان گریز یا راههایی جهت یورش به قرارگاهها و قلعه های دشمن ، ازدیگر جنبه های مهم کاربرد تونلها در تمدن های اولیه بود.

تونل سازی همزمان با انقلاب صنعتی، به ویژه به منظور حمل و نقل ، تحرک قابل ملاحظه ای یافت. تونلسازی به گسترش و پیشرفت کانال سازی کمک کرد و این امر در توسعه صنعت به ویژه در قرون 18 و 19 میلادی در انگلستان سهم بسزایی داشت. کانال‌ها یکی از پایه های انقلاب صنعتی بودند وتوانستند در مقیاس بسیار بزرگ هزینه‌های حمل و نقل را کاهش دهند. تونل مال پاس با طول 157 متر برروی کانال دومیدی در جنوب فرانسه اولین تونلی بود که در دوره‌های مدرن در سال 1681 ساخته شد. همچنین اولین تونل ساخته شده با کاربرد حفاری و انفجار باروت بود. در انگلستان، قرن 18 نیز جیمز بریندلی از خانواده ای مزرعه دار با نظارت بر طراحی و ساخت بیش از 580 کیلومتر کانال و تعدادی تونل به عنوان پدر کانال و تونل های کانالی ملقب شد. وی در سال 1759 با ساخت یک کانال به طول 16 کیلومتر مجموعه معدن زغال دوک بریدجواتر را به شهر منچستر متصل نمود. اثر اقتصادی تکمیل این کانال نصف شدن قیمت زغال در شهر و ایجاد یک انحصار واقعی برای معدن مذکور بود.

در اوایل قرن نوزدهم به منظور عبور از قسمتهای پایین دست رودخانه تایمز هیچ سازه ای موجود نبود و 3700 عابر مجبور بودند با طی یک راه انحرافی 3 کیلو متری با قایق مسیر روترهایت به ویپنیگ را طی کنند. اقدام به ساخت یک تونل نیز به دلیل ریزشی بودن ومناسب نبودن رسوبات کف رودخانه متوقف شد. تا اینکه در حدود سال 1820 فردی بنام مارک ایرامبارد برونل از فرانسه ایده استفاده از سپر را مطرح نمود و در سال 1825 کار احداث تونل بین روترهایت و ویپنیگ را آغاز و علی رغم جاری شدن چند نوبت سیل در سال 1843 آن را بازگشایی نمود. این تونل تامس نام گرفته و اولین تونل زیر آبی بود که بدون هر گونه رودخانه انحرافی حفر شد.

در دیگر موارد تونلهای زهکشی بزرگ ، نظیر تونلی با طول 7 کیلو متر در هیل کارن انگلستان ، اهمیت زیادی در توسعه صنعت معدنکاری داشته‌اند. البته بررسی تاریخچه پیشرفت در روش ها و تکنیک ها و به عبارتی در هنر تونل سازی نشانگر این مطلب است که مانند بسیاری دیگر از علوم و فنون بیشتر رشد این هنردر قرن گذشته صورت گرفته و تا حال نیز ادامه دارد.

ویژگی های فضاهای زیرزمینی و نمونه های بارز آنها هم اکنون در زمینه های مختلف کاربرد تونل‌ها ، مزایای متفاوت و گوناگونی را بر می شمرند. از آن جمله ویلت، استفاده فزاینده فعلی از فضاهای زیر زمینی را به دلایل زیر رو به افزایش دانسته است.

1- تفوق محیط ساختاری به معنای وجود یک حصار وساختار طبیعی فراگیر.

2-عایق سازی با سنگهای فراگیر که دارای ویژگیهای عالی عایق‌ها می باشند.

3- محدودیت کمتر دراحداث سازه های بزرگ به دلیل نیاز کمتر به استفاده از وسایل نگهداری عمده در مقایسه با احداث همان سازه بر روی سطح زمین.

4- کمتر بودن تأثیرات منفی زیست محیطی.

از دیگر مزایای تونل ها در راههای ارتباطی می توان به :

1- کوتاهتر شدن مسیرها و افزایش راند مان ترافیکی

2- بهبود مشخصات هندسی مسیر

3- جلوگیری از خطرات ریزش کوه و بهمن

4- ایمنی بیشتر در برابر زلزله،

اشاره کرد .

عمق تونل 7

بطور کلی تونلها در مقابل زلزله، نسبت به سایر سازه‌های سطحی بسیار پایدارترند. چرا که جابجائی زمین، دامنه حرکات، شتاب و سرعت ذره‌ای زمین عموما با زیاد شدن عمق، کاهش می‌یابد (مخصوصا اگر زمین نرم باشد)؛ بطوری که در مواردی شتاب زلزله در عمق بیش از 50 متر، حدود 40 درصد کاهش بافته است. البته ذکر این نکته نیز ضروری است که اگر چه شتاب و بعضی پارامترهای دیگر در عمق کمتر از لایه سطحی است، اما مشخصاتی مثل فرکانس زلزله به منبع تولید موج بستگی دارد و تابع عمق زمین نمیباشد.  البته باید به این نکته نیز توجه داشت که میزان جابجائی ناشی از گسلش در عمق بیشتر از سطح است که این موضوع در بخش جداگانه‌ای مورد بحث قرار خواهد گرفت.

شکل و اندازه تونل

همانطور که در بخش قبل اشاره شد، هر چه مقطع تونل بزرگتر باشد، حساسیت آن به زلزله بیشتر است. یکی از موارد بزرگ بودن موضعی تونلها، در تقاطعها و ایستگاههای مترو می‌باشد. همچنین وجود دو یا چند تونل در کنار هم معمولا باعث تمرکز تنشهای استاتیکی در محیط بین تونلها می‌گردد. همین حالت در هنگام گذر موج زلزله که نوعی تنش است، اتفاق می‌افتد.

وضعیت لایه بندی و جنس زمین 8
نحوه ساخت تونل 8
پوشش داخلی تونل (Lining) 10
گزارشي از يك پروژه تونل‌سازي در نوع خود بي‌نظير 10
پروژه تونل SMART 10
روش ساخت تونل 12
ایمنی تونل 13
معرفی پروژه تونل رسالت 16
اهداف پروژه 20
مشخصات پروژه تونل رسالت 20
مطالعات اولیه 24
پایدار سازی 25
روش‌های حفاری و خاکبرداریExcavating Procedure 26
ابزار دقیق و رفتارسنجی 27
پل – تونل ها( ترکیبی از پل و تونل) (Tunnel – Bridge) 35
پل – تونل اورساند بین سوئد و دانمارک 36
زمانبندی پروژه 37
پل اورساند 38
تونل اورساند 39
شبه جزیره و جزیره مصنوعی اورساند 40
پل – تونل واقع بر خلیج ChesaPeak 41
پل – تونل هامپتون رودز((Hampton.Roads 43
ماشین آلات اجرای تونل 46
ماشین آلات حفاری 46
یونیت ترانشه زن ATM 64
ماشین آلات حمل 67
ماشین آلات بتن ریزی 71
شاتکریت 71
بتن پاشی(shotcrete) 73
قالبهای رونده و لغزنده 77
قالب هاي لغزنده 77
قالب هاي لغزنده قائم 78
قالب ها ي لغزنده افقي 81
قالب هاي رونده 81
قالب هاي پرنده 82
شاتکریت نسوز 83
خلاصه 83

اثرات آتش بر روی سازه های بتنی با مقاومت متوسط کمتر از Mpa (NSC) 50 از دهه 1950 مشخص می باشد. اما تا به حال از تاثیر آتش روی بتن بتن با مقاومت بالا و  با کارایی بالا اطلاعات ناچیزی وجود داشته. اصولاً بتن با کارائی بالا (HSC) در مقایسه با بتن با مقاومت معمولی (HPC) در برابر آتش حساس تر می باشد و این به علت تراکم بیشتر و وجود منافذ کمتر در این بتن است. مطمئناً شاتکریت در دسته بندی بتن های باکارایی بالا قرار می گیرد، پس شاتکریت همیشه در خطر اثرات آتش است.تا به حال تحقیقات بسیار کمی در رابطه با تاثیر آتش روی شاتکریتانجام شده بود. اما به علت آتش سوزی های فاجعه آمیز در تونل ها جذابیت های زیادی برای تحقیق روی این مساله پیدا شد. در این مقاله استفادهاز تکنولوژی آلومینات کلسیم و انواعی از الیاف برای جلوگیری از ترکیدن و تخریب بتن در برابر آتش و تهیه مخلوط شاتکریتی که در برابر حرارتشدید و شوکهای گرمایی مقاوم باشد، با آزمایشات متعدد مورد بررسی قرار گرفته.

مقدمه 85

برای کسانی که در صنعت بتن فعالیت می کنند حوادث ناگوار سال های اخیر باعث ایجاد توجه زیادی روی تاثیر آتش روی سازه های بتنی گردیده است. پژوهشگران صنعت ساختمان عموماً اطلاعات نسبتا خوبی در رابطه با تاثیر آتش بر بتن های با مقاومت متوسط در دست دارند ( منظور بتن های با مقاومت تا HPC 50 Mpa  می باشد) ولی در مورد بتن های مقاومت بالا و بتن های با کارایی بالا اطلاعات بسیار کمی موجود می باشد. به عنوان یک قانون، بتن های با کارایی بالا در حرارت شدید و شوک های حرارتی به علت ضریب تخلخل پایین و وجود منافذ کمتر و فشار نیروی بخار حساسیت بیشتری نسبت به بتن های با مقاومت معمولی دارند 2. وقتی فشار درون منافذ زیاد می شود تنش کششی در بتن ) تولید می شود (NSC) و زمانی که این تنش از حد مجاز تجاوز می کند ترکیدن و ورقه ورقه شدن بتن شروع می شود(explosive spalling. قسمتی از سطح داغ بتن که شدیداً به بیرون رانده می شود، باعث می گردد سطح بیشتری از بتن در معرض آتش قرار گیرد. این روند ادامه دارد تا نهایتا باعث آشکارشدن سیستم آرماتورها و تاثیر مستقیم آتش روی آنها می شود. انبساط سریع بعضی از سنگدانه ها با وزن متوسط و کمتر شدن فضا باعث تشدید این پدیده و کمک به از هم پاشیدن و ترکیدن لایه ای بتن می گردد. بی شک به علت نوع بتن ریزی و خواص شاتکریت این سیستم در رده بتن های پرمقاوت با کارایی بالا قرار می گیرد و در نتیجه در معرض خطر تاثیر آتش می باشد. در این مقاله استفاده از تکنولوژی پیشرفته آلومینات کلسیم همراه با الیاف فولادی ضد زنگ و الیاف مصنوعی میکرو پلی پروپیلن در جهت مقاوم سازی و اصلاح خواص شاتکریت در جهت استفاده در شوک های حرارتی وصنایع سنگین با درجه حرارت بالا بحث می شود.

شاتکریت و انواع آن 86
مزیت اجرایی شاتکریت تر به خشک 87
لزوم مطالعه 87
عوامل موثر در آسیب رساندن آتش به شاتکریت 89
آزمایشات و راه حل ها 90
نتیجه آزمایش 93
نتیجه گیری 97

از آزمایش ذکر شده و یافته های دیگر می توان دریافت که استفاده از هر دو نوع الیاف فولادی و میکرو پلی پروپیلن نازک در سازه های پیش ساخته و لاینیگ تونل ها توصیه می شود. قابلیت بالای بتن های پرمقاومت با کارایی بالا برای ترکیدن و کنده شدن لایه ای(explosive spalling) در آتش می تواند با استفاده درست و به موقع از الیاف میکرو پلی پروپیلن تسکین یابد.

الیاف فولادی ماکرو و ماکرو پلی پروپیلن روی ترکیدن انفجاری لایه های بتن(explosive spalling) در نمودار آت  RW تاثیری ندارد. این احتمالا بیشتر به علت تفاوت در تعداد الیاف در ماتریس بتن است. بیشتر از 114 میلیون الیاف در هر کیلوگرم از الیاف  micro pp در مقابل 20000 تا 30000 الیاف در هر کیلوگرم از الیاف macro pp استفاده شده است و این تفاوت زیادی است.

در محیط های مخرب که بتن های معمولی به سرعت از بین می روند با اضافه کردن مقدار مناسبی آلومینات کلسیم به شاتکریت مسلح به الیاف فولادی + میکرو پلی پروپیلین در عین حال که محصولی کاملا ضد آتش خواهیم داشت، در مدت بسیار کوتاهی مقاوم و آماده سرویس دهی می شود.

ترکیب شاتکریت مسلح به الیاف فولادی و میکرو پلی پروپیلن و آلومینات کلسیم به صورت موفقیت آمیزی با متدهای کار شاتکریت تطبیق داده شده و مزایای خود را در بسیاری مراجع صنعتی به اثبات رسانده. وقتی یک ماده شاتکریت مشخص برای استفاده و مقاصد نسوز بررسی می شود این خیلی مهم است که فقط درجه حرارت محیط درگیر در نظر گرفته نشده ، بلکه فاکتورهای دیگر محیط عملیاتی که می تواند منجر به خرابی های زودرس شود نیزمد نظر قرار گرفته شود. این عوامل می تواند شامل شوک های حرارتی ، سایش ، سوء استعمال مکانیکی و حملات شیمیایی باشد. شاتکریت نسوزطراحی شده بر مبنای سنگدانه آلومینات کلسیم خالص و سیمان آلومینات کلسیم می تواند شرایط سرویس دهی طولانی را در محیط های سنگین صنعتی پرتکاپو و سخت فراهم کند. استفاده موفقیت آمیز محدوده گسترده ای از صنایع، ماوراء فولاد و آهن را برای تقاضای استفاده از چنین تکنولوژی ترغیب کرده و بی شک نیاز آنها را برآورده خواهد کرد.

اینکار بیمه خیلی ارزانی است که می تواند زندگی کسانی را که سعی دارند از آتش فرار کنند و کسانی را که با آتش مقابله می کنند تضمین کند. برای جلوگیری از متلاشی شدن فاجعه آمیز ساختمان ها و همچنین کاهش هزینه های فوق العاده تعمیرات و نجات جان انسان ها و به هم ریختگی اقتصاد از این امکانات استفاده کنید.

فصل دوم 99

مقايسه الياف فولادي با الياف مصنوعي در مخلوط شاتكريت تر 99
چکیده 100
مقدمه 101
معرفي 102
توصيف صنايع الياف مصنوعي 106
نتايج 113
تحليل اجزاي محدود روش چتري در تونل سازي 115
خلاصه 115
مكانيزم رفتاري روش چتري 116
مطالعات ميداني و عددي انجام شده 119
مدل اجزاي محدود 120
مدل سطح تماس 121
شرايط مرزي 121
پارامتر هاي فيزيكي مصالح 123
پارامتر هاي فيزيكي تسليح كننده ها 124
تأثير قطر فورپولهاي كاربردي در پايداري تونل 126
تأثير نحوه چينش و فاصله بين تسليح كننده ها در پايداري تونل 128
بحث و نتيجه گيري 129

از مطالعات انجام شده چنين بر مي آيد كه :

– لوله هاي فولادي تسليح كننده هنگامي كه بعنوان سيستم سازهاي نگهبان مورد استفاده قرار ميگيرند بصورت قابل ملاحظهاي سبب كاهش نشست سطح زمين و افزايش چسبندگي موثر در توده خاك اطراف تونل ميشوند.

– تغيير قطر تسليح كنندههاي طولي كه با تغيير سختي آنها همراه است نقش بسزايي در افزايش يا كاهش پايداري تونل دارد. همانطور كه مي دانيم تنشهاي قائم عمل كننده بر سازه چتري به سختي نسبي مابين سازه چتري و زمين بستگي دارد و با افزايش قطر لوله هاي تسليح كننده (افزايش سختي) البته تا مقداري بهينه از ميزان پلاستيك شدگي دهانه تونل و نشست سطح زمين كاسته ميشود. از مطالعات بعمل آمده چنين بر ميآيد كه بهينه قطر لوله هاي تسليح كننده بين0.5 تا0.1 قطر تونل ميباشد كه در اين حالت كمترين ميزان نشست سطحي و پلاستيك شدگي در دهانه تونل اتفاق ميافتد.

– هر چه تعداد تسليح كنندهها در سطح تونل كاهش يابد بعلت كاهش سختي سازه چتري بر ميزان نشست سطحي و پلاستيك شدگي

دهانه تونل افزوده شده و از مقبوليت اين روش در افزايش پايداري كاسته ميشود. بهترين حالت در تسليح سطح حفاري با در نظر گرفتن مسائل اقتصادي پوشش كامل سطح تونل با استفاده از اين نوع تسليح كننده هاي طولي در زاويه مركزي 180 درجه است.

فصل سوم 131

حفاري در تونل و كيفيت تزريق ملات 131
چكيده 132

ساخت تونل به عواملي نظير حفاري ، نگهدارنده هاي سنگ و تزريق ملات سيمان بستگي دارد . در سالهاي اخير تكنولوژي حفاري و سيستم نگهدارنده رشد فزاينده اي داشته است ولي تزريق ملات و روشهاي وابسته به آن داراي همان نرخ پيشرفت نبوده است . در كشورهائي نظير سوئد و نروژ مشكل آبهاي زيرزميني سبب گسترش و اهميت اين شاخه شده است .

تزريق ملات سبب تغيير مسير جريان ، توقف جريان ويا زهكشي گشته ودر نهايت آبهاي زير زميني را تاحد مورد نياز كاهش مي دهد .

هب رتشيب در مقاله حاضر سعي شده علاوه بر شناخت كلي از تكنولوژي تزريق ملات بررسي تاثير ملات بر روي كيفيت سنگ ها،هزينه هاو زمانبندي و نيزروشهاي تزريق، مصالح و ملات هاي كاربردي مورد استفاده در اين تكنولوژي پرداخته شود.

روشهاي تزريق دوغاب 136
مصالح ملات 139
ملات های شیمیایی 141
نتیجه گیری 143

تكنولوژي تزريق ملات در ايران تا كنون كمتر مورد توجه قرار گرفته شده است و در اين مقاله سعي شده به سه پارامتر اصلي در استفاده ملات تزريقي در ديواره تونل ها پيش از حفاري جهت اقتصادي شدن ،ايمني طرح و جلوگيري از اثرات محيطي حفاري پرداخته شود .

اجراي ملات تزريقي مي تواند كيفيت سنگ را افزايش داده و لذا افزايش عمق حفاري در هر سيكل وكاهش نياز به نگهدارنده ها را سبب مي شود . از طرفي حفر تونل به مثابه زهكش عمل نموده و علاوه برايجاد اشكال در پايداري سبب مشكلات عديده اي مي شود ، تزريق مي تواند به عنوان لايه اي از نشت آب جلوگيري نمايد . در ادامه مقاله به گوشه اي از تكنيك ها و خصوصيات ملات هاي مختلف پرداخته شده است.

اين مبحث با توجه به نو بودن نياز به بررسي همه جانبه دارد.اميد است اين مقاله توانسته باشد راهي جهت ورود به اين شاخه گسترده را پيش روي اصحاب علم قرار داده باشد .

منابع و مراجع 144

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت