راه و راهسازی در سرزمین ما به دلیل تمدن کهن از دیرباز مورد توجه بوده است. راه شاهی به طول 2500 کیلومتر و جاده ابریشم به طول 8000 کیلومتر بیانگر این موضوع می باشد. همچنین وجود چنین راه هایی نشان دهنده اهمیت جغرافیایی ایران در مبادلات و فعالیت های اقتصادی بین المللی می باشد. اگر این فرصت ها را درکنار جغرافیای کوهستانی ایران قرار دهیم اهمیت احداث تونل های مختلف در ایران بیش از پیش نمایان می شود.
تونل ها سازه های زیرزمینی هستند که برای مقاصد مختلف حفر می شوند. که بر اساس نوع کاربری به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند:
تونل های نظامی – تونل های آزمایشگاهی – تونل های انتقال آب – تونل های معدنی – تونل های ترافیکی این گروه مهندسی تجربه زیادی در بازسازی و اجرای تونل های مهم دارند شاید یکی از تاثیر گذار ترین پروژه های این گروه مهندسی مطالعات بهسازی لرزه ای تونل های ایلام و بالاخص مطالعات بهسازی لرزه ای تونل پیامبر اعظم در استان ایلام است
کاربرد و اهمیت احداث تونل:
در قرن حاضر جمعیت جهان به شدت رو به افزایش بوده و فضاهای موجود پاسخگوی نیاز این جمعیت نیست از این رو توسعه زیرزمینی شهرها از اولویت زیادی برخوردار است.
عوامل موثر در انتخاب مسیر و مشخصات هندسی تونل:
1-انتخاب پلان مسیر (با توجه به تعداد روستاها و شهر های تحت پوشش آن)
2-پروفیل مسیر
3-مشخصات هندسی
4-عمق تونل
5-شرایط زمین ساختی
و …
مقاطع هندسی تونل ها :
مقطع تونل ها با توجه به جنس و مشخصات مکانیکی محل احداث و نوع کاربری متفاوت است.
مقاطع هندسی تونل ها شامل :
دایره :
از نظر حفاری با ماشین های (TBM) و مقاومت برابر تنش های وارده بسیار مناسب است که انحنای پایین تونل از معایب این قبیل مقاطع به شمار می رود.
در زمین های نامناسب و نرم به ویژه در مواردی که احتمال تورم و آماس بالاست مقطع دایره به دلیل سهولت در حفر مناسب ترین مقطع است.
چهارگوش (باکس):
در مواردی که فشار جانبی بر دیواره تونل یا ضخامت روباره کم باشد، چنین مقطعی مقرون به صرفه است. در صورت لزوم، سقف این تونل ها را می توان به صورت قوسی انتخاب کرد زیرا استفاده از این سیستم، به ویژه در مورد تونل های کوچک ارزان تر تمام می شود.
مقطع به شکل D دوران یافته:
دیواره قائم و قسمت بالای آن قوسی به شکل نیم دایره وجود دارد. این مقطع بیشتر در تونل های سنگی معمول است زیرا دیواره قائم به آسانی در برابر تنش های وارده مقاومت می کند.
مقطع نعل اسبی :
اغلب تونل های راه و راه آهن از این نوع مقطع است. در این نوع مقاطع بخش بالایی به شکل دایره و بخش پایینی نیز منحنی است.
از محاسن مقطع نعل اسبی این است که برای نگهداری تونل می توان از قاب های فلزی استفاده کرد. و از این نظر امتیاز مقطع دایره ای را دارد. با این تفاوت که کف مقطع نعل اسبی تقریبا مسطح است و این امر باعث سهولت بارگیری و حمل مواد حفر شده است.
بررسی شرایط زمین :
به طور کلی در ارتباط با زمین شناسی محیط، طراحی و احداث هر نوع سازه ای در طبیعت باید به گونه ای انجام شود که تعادل متقابل بین سازه و شرایط زمین شناسی به وجود بیاید. برای رسیدن به این هدف دو موضوع زیر حائز اهمیت می باشد:
1-شناخت کامل تمامی عوامل سازه مورد طراحی و اجرا از جمله عوامل استاتیکی، دینامیکی، زیست محیطی، تاثیرات شیمیایی و….. بر محیط.
2-شناخت زمین شناسی محیط
از جمله عوامل شکل دهنده آن نظیر زمین ریخت شناسی(مورفولوژی)، عوامل تکتونیکی، تاثیرات عوامل جوی و آب شناسی و شاخص های فیزیکی و شیمیایی و تاثیر آن ها بر سازه ی مورد نظر.
مورد اول توسط طراح سازه مشخص می شود که به عنوان داده برای برنامه ریزی مطالعات زمین شناسی مهندسی به کار گرفته می شود و مورد دوم با کوشش مهندس زمین شناس و بر اساس روش های مختلف اکتشافی در مرحله طراحی به دست می آید .
بررسی های زمین شناسی مهندسی و اکتشافات ژئوتکنیکی:
کلیه پارامتر های مورد نظر در این زمینه با عملیات صحرایی و آزمایشگاهی به دست می آید. هر چه اطلاعات به دست آمده دقیق تر باشد به همان نسبت طراح می تواند با هزینه کمتر و اطمینان بیشتری طرح خود را ارائه بدهد.
به طور کلی بررسی های ژئوتکنیکی در 5 مرحله از زمان تعریف پروژه تا اتمام ادامه می یابد.
1-مرحله شناسایی:
2-مرحله توجیهی:
3-مرحله طراحی تفصیلی:
4-مرحله اجرا:
5-مرحله بهره برداری و نگهداری:
انواع سیستم نگهداری تونل ها:
بطور کلی زمین در شرایط طبیعی، تحت نیروی ثقل و نیروهای تکتونیکی قرار دارد.
در اثر حفر تونل تعادل میان این نیروها به هم می خورد و وضعیت تنش جدیدی بوجود می آید که ممکن است زمین اطراف تونل را به مرحله گسیختگی برساند.
بطور مثال در توده سنگ ها، درزه های طبیعی و درزه های ایجاد شده در اثر حفاری تونل می تواند موجب ناپایداری زمین اطراف تونل شده و ممکن است که این ناپایداری به صورت سقوط چند بلوک تا فروکش کامل زمین اطراف تونل بینجامد.
1-پیش نگهدارنده ها:
پیش تزریق – فورپلینگ – انجماد – زهکشی – هوای فشرده
2-سیستم نگهداری اولیه:
قاب فلزی – میل مهار – شاتکریت – لتیس گریدر – توری سیمی و شاتکریت
3-سیستم نگهداری ثانویه:
قطعات پیش ساخته بتنی – بتن برجا – صفحات فلزی
