نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استادیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 استاددانشگاه صنعتی امیرکبیر

4 دانشیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

  تونل گدوک به طول 2887 متر در مسیر راه‌آهن فیروز کوه به قائم شهر قرار دارد. جنس تونل سنگی، ارتفاع آن 6/5 متر، عرضش 2/5 متر و سطح مقطع آن 25 متر مربع است. حداکثر ارتفاع روباره تونل 35 متر است. شدت جریان لازم برای تهویه تونل 400 متر مکعب در ثانیه محاسبه شده و تنها روش ممکن برای تهویه این تونل، روش دویل میانی است. برای حفر و احداث دویل میانی، ابتدا باید میانبری در مرکز تونل احداث شود تا ضمن عملیات حفر و احداث دویل، مشکلی در رفت و آمد قطارها پیش نیاید. طول این قسمت به‌منظور رسیدن به تنش‌های اولیه در اطراف تونل اصلی برابر با 12 متر در نظر گرفته شده است. با توجه به جنس خوب سنگ، ابتدا بهینه‌سازی مقطع میانبر از دیدگاه تهویه برای قطرهای 5/2، 3، 5/3 و 4 متر بررسی شد و افت فشار مربوط به هر کدام محاسبه و بر این اساس قطر 3 متر برای میانبر در نظر گرفته شد. به‌منظور تحلیل پایداری، ابتدا هندسه تونل اصلی با ابعاد یاد شده و هندسه میانبر به طول 12 و قطر 3 متر در نرم‌افزار Rhino ساخته شد و مش‌بندی مدل داخل نرم‌افزار Kubrix انجام و سپس تحلیل پایداری آن به کمک نرم‌افزار FLAC3D انجام گرفت. تقاطع تونل اصلی و میانبر به صورت شیپوری طراحی شد تا از افت فشار اضافی جلوگیری شود. محاسبات عددی انجام شده در نرم‌افزار FLAC3D نشان داد که جابه‌جایی‌ها در محل تقاطع و داخل میانبر در حد 2 میلی‌متر است که می‌توان میانبر را تقریبا خودپایدار دانست. چون میانبر برای نیازهای تهویه طراحی می‌شود، به‌منظور جلوگیری از افت فشار داخل میانبر باید سطح دیواره‌های آن یک سطح صاف باشد، به همین دلیل سیستم نگهداری مرکب از 15 سانتی‌متر لاینینگ برای سطح داخل میانبر و 20 سانتی متر لاینینگ برای 25 متر از سطح داخلی تونل در اطراف تقاطع در نظر گرفته شد. برای تأیید این موضوع که طراحی سیستم نگهداری برای میانبر در جهت نیازهای تهویه و کاهش افت فشار است، سیستم نگهداری شاتکریت به ضخامت 5 سانتی‌متر در داخل میانبر بررسی شد و مجددا تغییر شکل‌ها بسیار پایین و در حد میلی‌متر به‌دست آمد. با توجه به جنس خوب سنگ و پایداری در داخل میانبر، گام پیشروی برابر با 2 متر در نظر گرفته شد تا میانبر در 6 مرحله حفاری شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimization the ventilation cross-cut dimensions in old railway tunnels based on ventilation and stability aspects, case study: Gadook railway tunnel

نویسندگان [English]

  • Hasan madani 2
  • Korosh shahriar 3
  • ali mortazavi 4

چکیده [English]

Gadook tunnel with a length of 2887m is located in the railway track of Firoozkooh to Ghaemshahr, north of Iran. The length of this section was considered 12m in order to get initial stress around the main tunnel. The optimization of the cross-cut section was investigated for diameters 2.5, 3, 3.5 and 4m considering a good type of rock material, the pressure drop for each one was calculated and then 3m diameter cross-cut was chosen based on the calculated pressure drop. In order to analyze the stability, first, the geometry of the main tunnel and the cross-cut with the length of 12m and a diameter of 3m in Rhino software was constructed, then, the stability analysis was performed using FLAC3D software. The intersection of the main tunnel and cross-cut was designed trumpet like to prevent the additional pressure drop. The numerical calculations obtained by FLAC3D software revealed the displacement in the intersection and inside cross-cut is as small as 2 mm, so the cross-cut can be considered as self-stable. Since the cross-cut is designed for ventilation needs, in order to avoid pressure drop inside the cross-cut, the walls should be flattened. For this reason, a support system was proposed consist of 15cm lining for the cross-cut and 20 cm lining for the 25m inside the main tunnel around the intersection. To verify the support system is only for the need of ventilation and pressure drop in the cross-cut, the shotcrete support system with a 5cm thickness inside the cross-cut was investigated and minimal displacements were obtained again. Regarding a good rock material and stability inside the cross-cut, the step progress of 2m determined in order to excavate the cross-cut in six stages.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optimization
  • cross cut
  • stability
  • Gadook railway tunnel
  • Rhino
  • Kubrix
  • FLAC3