امروزه اساس و مبنای تحلیل و طراحی‌های سازه‌های زیرزمینی و حفریاتی همچون تونل بر پایه اطلاعات دقیق مکانیک سنگی و زمین شناسی بوده واستفاده از نرم‌افزارهای مرتبط و تلفیق این داده‌ها و لحاظ نمودن آن در طراحی جزء لاینفک و اساسی می‌باشد.
در این پروژه که به آنالیز تونل امام زاده هاشم واقع در جاده هراز پرداخته‌ایم، سعی کرده‌ایم تا با جمع‌آوری اطلاعات کاربردی بر پایه مکانیک سنگ و برداشتهای زمین‌شناسی و استفاده از نرم افزارهای phases و unwedge به این مهم دست یابیم.
اساس و مبنای تحلیل :
ساختار زمین ساختی و تکتونیکی منطقه البرز مرکزی که محدوده احداث تونل امام زاده هاشم نیز جزء این منطقه می باشد ، ساختاری تکتونیزه و پردرزه(ریزشی) می باشد و با توجه به اینکه نمی توان تونلهای بزرگ مقطع را در این گونه مناطق به صورت تمام مقطع حفر نمود (بدلیل مشکل ریزش و نگهداری) عموماً اساس حفاری اینگونه تونلها بصورت نیم مقطع و با طراحی های مختلف و در ادامه نگهداری بصورت مرحله ای می باشد . بر این اساس مبنای آنالیز وتحلیل این تونل را بر اساس طراحی مقاطع مختلف قرار دادیم تا از این طریق بتوانیم بهترین شرایط را جهت کنترل و نگهداری گوه ها ( با توجه به تقسیم نیروی شکل خود گوه ها و حصول بهترین ضریب ایمنی ) و تعیین اثر انواع مختلف تنشهای اطراف تونل (تنش عمودی و تنش افقی و تنش هیدروستاتیکی و تحلیل آنها و بررسی ضریب ایمنی هر یک و برطرف کردن نقاط ضعف هر قسمت از طریق حفاری بصورت مقاطع هندسی مناسب و در نهایت نگهداری هر مقطع با توجه به شرایط محیطی و خود ایستایی سنگهای اطراف سازه زیرزمینی فراهم نماییم .
از محاسن این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد :
1- کنترل ریزش های ناگهانی قبل و بعد از نگهداری
2- کاهش هزینه های نگهداری در دراز مدت
3- افزایش ضریب ایمنی کاری
4- جلوگیری از تلفات جانی و مالی
5- طراحی و نگهداری سازه زیر زمینی قبل از اجراء و …
انواع مقاطع مورد بررسی :
در طراحی مقاطع و تحلیل آنها از دو نرم افزار Phases و Unwedge استفاده گردید و سعی خود را بر این گذاشتیم تا از مقاطی استفاده گردد که قابلیت اجرا را دارا بوده و عموماً در حفاری تونل از آنها استفاده شده است . بر این اساس شش مقطع بعنوان جبهه کار مورد بررسی قرار گرفت که در پیوست (1-1) آمده است و در نهایت بهترین مقطع بعنوان مقطع پیش روی انتخاب گردید که در تحلیل هر یک از نرم افزارهای فوق الذکر بصورت مفصل در مورد هر یک توضیح خواهیم داد .
محدوده مورد بررسی اطراف تونل نیز بر اساس تأثیر ایجاد یک حفره زیر زمینی یعنی چهار برابر بیشترین شعاع تونل از جداره تونل (4a) در نظر گرفته شد که در هر دو نرم افزا لحاظ گردید .
نحوه جمع آوری اطلاعات مربوطه :
از جمله مسائلی که باید به دقت به آن می پرداختیم جمع آوری اطلاعات مورد نیاز بود. با توجه به اطلاعات مکانیک سنگی حاصل از جمله روش RMR و Q و اطلاعات برداشتهای زمین شناسی شامل امتداد - شیب - فاصله داری دسته در زه ها و شناختن جنس لایه ها اطراف تونل و با توجه به گزارشات شرکت مهندسین مشاور توانستیم اطلاعات جزئی و در عین حال دقیق تر خود را بدست آوریم که در آنالیز هر یک از نرم افزارها بطور مفصل به آن خواهیم پرداخت .
نحوه ارائه تحلیل :
از آنجایی که تعداد مقاطع مورد مطالعه و محدوده های مورد بررسی از طریق این دو نرم افزار زیاد می باشد و بررسی هر حالت نیاز به ارائه تصاویر هر یک داشت ، سعی کردیم که در هر نرم افزار یک محدوده را بطور کامل و با ارائه تصاویر بررسی نماییم و بقیه محدوده ها و مقاطع را پس از آنالیز نهایی در قالب یک CD ضمیمه این پایان نامه کنیم و فقط نتایج و توضیحات مربوط به هر محدوده و مقطع را بصورت مکتوب ارائه دهیم که در نهایت علاقه مندان می توانند با مراجعه به CD مورد نظر به هر یک از اطلاعات دست یابد .
2-1 روشهای مورد استفاده جهت طبق بندی توده های سنگ
برای طبقه بندی توده های سنگ چندین روش متکی بر پارامترهای ژئوتکنیکی مختلف موجود است تفاوت بین این روشها در انتخاب پارامترها و چگونگی کاربرد آنها در اندازه دهی است . مهمترین روشهای تجربی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از :
1- روش بینیا و سکی یا RMR
2- روش بارتن یا Q
2-1-1 روش بینیا و سکی BIENIAWDKI
مهندس بینیا و سکی پنج پارامتر را جهت درجه بندی سنگها در نظر می گیرد :
1- مقاومت فشاری ساده یا آزمایش فرانکلین (برای سنگهای سخت )
2- R.Q.D برای مشخص کردن کیفیت سنگ
3- فواصل در زه ها ،منظور از در زه تمام انواع ناپیوستگیهای سنگ می باشد - ( چینه بندی سنگ ، شیستی بودن ، شکاف در سنگهای رسوبی)
4- نوع در زه ها
5- ورودیهای آب