د تونلونو پر خاوره‌یيز فشار

د تونلونو پر وړاندې فشار له (شکل 1):

Sl. 1. هغه د فشار ځواکونه چې پر تونل اغېز کوي

a) د سر پر سر د P عمودي فشار، چې د څوکې فشار بلل کېږي,

b) د افقي فشار S, چې بغلنی فشار بلل کېږي،

c) د A بنسټ ته غبرګونونه، چې د بنسټ فشار بلل کېږي.

پر تونل د ځمکنۍ فشار اندازه په ډېر پراخ حد کې بدلېږي. په پیل کې، د تونل د کیندلو پر مهال، د غرني فشار کچه نسبي ټیټه وي او له 0 څخه تر 0,50 kp/cm2 پورې رسېږي، خو له کیندلو وروسته لوړېږي او د خاورې د ډول او د هغې د فزیکي ځانګړنو، د تونل له پاسه د طبقو د لوړوالي او د هغه خوځښت د اندازې له مخې چې د لوړو طبقو د فشار په پایله کې په خاوره کې رامنځته کېږي، له 0,8 څخه تر 12,0 kp/cm2 پورې رسېږي. د بېلابېلو فکتورونو د اغېز له کبله، پر تونل د غرني فشار ټاکل ډېر ستونزمنېږي، نو له تیوریکي لارې د ځمکنۍ فشار دقیق ارزښت نه شي ټاکل کېدای، بلکې یوازې نږدې ارزښت. د تونل پر مقطع د ځمکنۍ فشار د اغېز پر ضد د خاورې داخلي مقاومت درېږي. که هغه خاوره چې تونل پکې جوړېږي له کلکې او کمپاکټې ډبرې څخه جوړه وي، د تونل پر مقطع فشار ناچیز وي، ځکه د تونل له پاسه د طبقو وزن د کلکې ډبرې د پرې کېدو تنش زغمي. په داسې حالت کې د تونل د کیندلو پر مهال د تونلي پوښ یا تمبیت جوړولو ته اړتیا نه وي، نو د تونل پر مقطع د ځمکنۍ فشار ټاکل هم له منځه ځي.

په غیرمتراکم او نړېدونکو ډبرو کې، د پورته طبقو د وزن له امله په د تونل پروفایل باندې فشار کولای شي د دغو ډبرو پیاوړتیا له حده واړوي، چې له امله یې د خاورې ماتې او په تونلي پروفایل کې سخت بدلونونه راځي. په داسې حالاتو کې باید د تونل د کیندلو پر مهال موقتي ملاتړ وشي، او وروسته د تونل پوښ چې د غره د فشار پر وړاندې ودریږي او هغه د بنسټ له لارې تر ښکته طبقو پورې ولېږدوي.

په تړلي خاوره کې دنننی مقاومت له همبستګۍ او رګښت څخه جوړ وي، خو په نالوړې خاوره کې یوازې له رګښت څخه، بې له همبستګۍ. خو د رطوبت تر اغېز لاندې د همبستګۍ د بدلېدونکي ارزښت، او همدارنګه د بېلابېل جوړښت لرونکې خاورې د طبقو له کبله، همبستګي د دننني مقاومت په توګه په پام کې نه نیول کېږي، نو په تړلې خاوره کې هم یوازې د دننني رګښت حساب کېږي. له همدې امله په دې وروستیو دواړو حالاتو کې د تونل پوښ ته اړتیا وي، یعنې باید د تونل پر وړاندې د خاورې فشار وټاکل شي.

د تونل پر وړاندې د ځمکني فشار د کچې د معلومولو لپاره لاندې انګېرنې شته:

1. د دې فرضیه چې د ځمکني فشار د ژوروالي له مخې متناسب زیاتېږي

2. د نړېدونکو جسمونو د توازن د قوانینو پر بنسټ ولاړه فرضیه

3. په خاوره کې د فشار کمولو د طاق د جوړېدو فرضیه

4. د الاستیکت د قوانینو پر بنسټ فرضیه.

هغه فرضیه چې فشار له ژوروالي سره متناسب زیاتېږي

د دې فرضیې له مخې، د تونل پر ګنبدي چت (شکل 2) د غونډۍ فشار P د تونل له پاسه تر ځمکنۍ سطحې پورې د خاورې د وزن له امله، او د ایستل شوي تونل په b پلنوالي عمل کوي. له همدې امله، د غونډۍ فشار دی

P = γ bt [Mp/m]

چې پکې γ د تونل پورته د خاورې د طبقو حجم‌وزن دی [Mp/m3], t د تونل پورته د خاورې د طبقو لوړوالی دی [m].

دا فرضیه یوازې په ځانګړو حالاتو کې منل کېږي، لکه هغه وخت چې د تونل پورته خاوره له خټو څخه جوړه وي، چې نږدې هېڅ ډول داخلي مقاومت نه لري، یا د هم‌پیونده او ناپیونده خاورې په ځمکنۍ اوبو کې، کله چې د خاورې مقاومت د خاورې د وزن له اغېزې کم وي.

دا ډول حالتونه په عمل کې کم پېښېږي او د ځانګړو حالاتو په توګه چلند ورسره کېږي. په ټولو نورو حالاتو کې، کله چې د خاورې پر داخلي مقاومت حساب کېدای شي، د دې فرضیې له مخې تونلونو ته د ځمکني فشار ټاکل توجیه نه لري، ځکه چې دا د واقعي فشار په پرتله ډېر لوړ فشار ورکوي.

انځ. 2. د دې فرضیې لاندې چې فشار له ژورتیا سره متناسب زیاتېږي، په تونل باندې د خاورې فشار ټاکل

د خوړېدونکو موادو د توازن د قوانینو پر بنسټ اټکل

Sl. 3. د تروشو اجسامو د توازن پر قوانینو ولاړې فرضیې له مخې په تونل د ځمکې د فشار ټاکنه

د دې فرضیې له مخې وچه نړېدونکې خاوره څېړل کېږي او منل کېږي چې د تونل په ګومبزه باندې فشار د ABA’B’ منشور له وزن څخه کم دی، د AA’ او BB’ عمودي سطحو کې د رګښت د ځواک د اغېز له امله (شکل 3).

په دې فرضیه ولاړ د تونل د طاق پر فشار د محاسبې لپاره څو فورمولونه شته، لکه د فورشایمر، بیر بومر او اینګسر فورمولونه.

د تونل د طاق پورته د خاورې ټول وزن W= γ bt دی، خو ABA’B’ منشور به په آزاده توګه ښکته ونه ښویېږي، ځکه چې د دې ښویېدنې پر وړاندې به په AA’ او BB’ سطحو کې د موادو رګړ مقاومت وکړي. که o د تونل د طاق پورته د خاورې د داخلي رګړ زاویه وي، نو د رګړ ضریب tgo دی، او د رګړ پر سطحه نورمال فشار په حقیقت کې اړخیز ځواک E دی، یعنې په AA’ او BB’ سطحو فعاله ځمکني فشار. له همدې امله په دغو هره سطحه د رګړ ځواک عمل کوي

Q = Ea tg_ϕ._

د تونل پر ګنبد د P فشار، د سر فشار، دا دی

فعاله خاوري فشار د رنکین له مخې محاسبه کېږي

Ea = ½ γt2 tg2(45o – ϕ/2)

Određivanje zemljanog pritiska na tunel po ovoj pretpostavci vrši se rijetko i samo u određenim slučajevima, kao što je na primjer kada je visina slojeva tla iznad tunela mala, tako da se ne može obrazovati svod rasterećenja.

د فشار کمولو د طاق د جوړېدو په اړه فرضیه

د دې طریقې له مخې، په هره هم‌جنسه او ناهم‌جنسه خاوره کې، له لجن پرته، د تونل پورته د بار کمېدو طاق جوړېږي، داسې چې د تونل پر مقطع یوازې د هغه طاق لاندې مواد عمل کوي، په داسې حال کې چې خپله طاق د قوسي اغېز له امله په تعادل کې پاتې کېږي، او دا د لښتي شګې په خواره خاوره کې د ازموینو له لارې ثابته شوې ده. د همدې فرضیې له مخې د تونل پر وړاندې د ځمکنۍ فشار د ټاکلو لپاره څو طریقې شته، چې تر ټولو مشهورې یې د کومېرېل او پروتوډیاکونوف طریقې دي. د کومېرېل له طریقې سره سم د بار کمېدو طاق د نیمه بیضی بڼه لري، او د پروتوډیاکونوف له طریقې سره سم د پارابولا بڼه.

د فشار د نیمه‌بیضوي کمېرل میتود

د دې طریقې له مخې منل کېږي چې د بار کمولو قوس h لوړوالی د تونل د سور او د هغې خاورې د داخلي رګښت له زاویې پورې تړاو لري چې تونل پکې کیندل کېږي (شکل 4). د بار کمولو قوس لوړوالی h د لاندې فورمول پر بنسټ ټاکل کېدای شي:

h = 100_a_/p

چې پکې a د تونل د کیندنې له پیل څخه تر د تونلي پوښ د دیوال جوړولو تر بشپړېدو پورې د بنسټ ښویېدنه ده، p د خاورې دایمي ورستېدنه ده.

Sl. 4. د نیمه‌بیضوي فشار د میتود له مخې پر تونل د خاوري فشار ټاکل

په مناسب شرایطو کې a = 10 – 15cm منل کېږي، په نامناسبو کې a = 15 – 40cm، او په ډېر نامناسبو کې a = 40 – 70cm.

د خاورې دایمي نرمښت p په تونل کې پر کیندل شوې خاورې، د کیندنې او بیا ټکولو وروسته، په % ټاکل کېږي. د p ارزښتونه د 1 جدول کې د ورکړل شوو حدودو ترمنځ راځي.

خو که څه هم پورته بڼه په عمل کې ډېر ځله کارول شوې، دا د واقعیت سره سمه نه ګڼل کېږي. کښته کېدنه مطلق ارزښت نه لري، بلکې په یوه او همدې موادو کې د ملاتړ د ډول له مخې توپیر لري. که ملاتړ فولادي وي، کښته کېدنه کمه وي؛ که لرګی وي، کښته کېدنه زیاته وي. د اورګاډي پټلۍ او سړکونو د تونلونو د عادي پروفایلونو لپاره، د تونل له پاسه د خاورې د طبقې د لوړوالي t > 20 m په حالت کې دا منل کېږي چې د بې‌بارۍ د ګنبد لوړوالی h=20 m.

اړخیز فشار. د Kommerell له مخې اړخیز فشار د ځمکني منشور ABC (شکل 4) د وزن د اغېز له امله رامنځته کېږي، چې له اړخونو د سلایډ سطحې AC او د تونل عمودي سطحې AB له خوا محدود شوی وي، په داسې حال کې چې له پاسه د ځمکني منشور CBG په وزن بار وي. په دې کې دا منل کېږي چې فعال ځمکنی منشور له پاسه د تونل د طاق د تندي په کچه د افقي سطحې CB له خوا محدود دی

جدول 1. د خاورې اټکلي ارزښتونه p په % کې

څرنګه چې الوتکه AB عمودي ده او الوتکه CB افقي ده، نو دا منل کېږي چې د Rankine د خاورې فشار حالت موجود دی، او د فعال خاورې فشار E لوری افقي دی. د Rankine له مخې د ښویېدو سطحې AC ته د افق په نسبت مایل توب د α=45o+ϕ/2 په زاویه دی، فعال خاورې فشار Ea دی

Ea = ½ _γh_2tg2(45o-ϕ/2),

چې پکې γ د خاورې حجمي وزن په Mp/m3 کې، h د تکيې دیوال لوړوالی په m کې، او ϕ د خاورې د داخلي رګیدنې زاویه ده.

څنګه چې فعاله خاوريزه پرېزم ABC له پورته خوا د پرېزم CBG له وزن سره بارېږي، نو په دې حالت کې به د تونل لپاره ارتفاع h’

Ea = ½ γ h’ 2tg2(45o-ϕ/2),

چېرې چې γ1 = γ + 2p/h’

چې پکې p = Q/CB = Q/h’tg(45o- ϕ/2)

وزن Q د فشار د څلورمې بیضیې CEF د وزن W او د W1 د وزن تر منځ د توپیر په توګه ترلاسه کېږي:Q = W – W1.

وزن W د اېلپس د څلورمې برخې له سطحې A او د خاورې له حجمي وزن γ څخه ترلاسه کېږي، W = Aγ. سطحه A د اېلپس د ساحې د معادلې له مخې تر لاسه کېږي: A = h·e·π/4

د Ea لپاره په معادله کې د p ارزښت ځای پر ځای کولو سره موږ ترلاسه کوو:

Ea = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2) + Q tg(45o-ϕ/2).

د څوکې فشار. ځکه چې د کمولو طاق د عمودي محور په نسبت متقارن دی، نو د تونل د پروفایل د نیمې برخې لپاره د څوکې فشار محاسبه کېدای شي. د ټونل د اوږدوالي W1 د ځمکنۍ منشور BEFG وزن 1,00 m لپاره دا دی:

W1 = (z+h)/2 · b/2 · 1,00 · γ

په دې معادله کې له z پرته هرڅه معلوم دي، چې موږ یې د ellipse د معادلې پر بنسټ ټاکو (شکل 5): b2x2 + a2y2 = b2a2. زموږ په حالت کې b=e; a=h; x=z;

شکل. 5. د نیم‌بیضوي بارونې طریقې له مخې په تونل کې د راس فشار ټاکل

شکل 6. د بنسټ فشار p د تکیې لاندې

د پښو فشار. ځکه چې منل کېږي چې د پښو فشار A د څوکي له فشار P سره برابر دی، نو له همدې امله یې اندازه ټاکل شوې ده.

که د تونل مقطع د بنسټي طاق سره وي، نو د تونل پر تل فشار p دا دی: p = P/(b·1,00m) [Mp/m2].

خو که دا کلک وي او کافي لوی بار وړتیا ولري، نو د d پلنوۍ لرونکي ستنې د P څوکه‌بار خاورې ته لېږدوي (انځور 6), او له همدې امله د ستنو لاندې بنسټیز فشار دا دی: p = P/(2d·1,00m) [Mp/m2].

یادونه کېږي چې په دې حالت کې د ځمکې د سروې کولو او د خاورې د بار وړتیا او ناستې د ټاکلو ترسره کول اړین دي، ځکه داسې پېښې شوي چې د خاورې بار وړتیا د اډې له فشار څخه کمه وه، چې له امله یې د تونل د پوښ د بدلېدنې او د ټول تونل د ناستې سبب شوی دی.

د الاستیسي قوانینو پر بنسټ انګېرنه

په وروستیو وختونو کې یوه نوې فرضیه رامنځته شوې، چې خاوره دې د یوه یوشان ارتجاعي ایزوتروپ جسم په توګه وکتل شي چې د ارتجاع قوانین پرې پلي کېدای شي. د دې فرضیې له مخې، د خاورې ارتجاعي محورها د هغې د ارتجاع د ضریب E او د پواسون د ضریب µ په وسیله څرګندېږي، چې د خاورې له فزیکي ځانګړتیاوو سره اړه لري. خو په حقیقت کې خاوره ایزوتروپ نه، بلکې انیزوتروپ توده ده، چې د E ضریب او µ ضریب ارزښتونه یې له ژوروالي سره بدلېږي. سره له دې هم، د دې انحراف په شتون کې د ځمکنۍ فشار د ټاکلو لپاره د ارتجاع د تیورۍ کارول ستر علمي اهمیت او د راتلونکو څېړنو لپاره ښه امکانات لري.

د تونلي پوښ د ثبات ازموینه د ځمکني فشار تر اغېز لاندې

د تونلي استر د ثبات د ازموینې لپاره د استر عرضي مقطع ټاکل کېږي، او غوره ده چې د پخوا جوړو شوو تونلونو له هغو بېلګو څخه ګټه واخیستل شي چې د ورته شرایطو لاندې وي لکه په موجوده حالت کې او ښه ساتل شوي وي، یا هم د تونل د استر مقطع د کومې تجربوي طریقې له مخې ټاکل کېږي (شکل 7a). ټاکل شوې د تونل استر مقطع په لامېلو ووېشل شي، که امکان وي د Δs په یوه شان پلنوالي سره. د هرې لامېلې لپاره عمودي او اړخیز فشار، او همدارنګه پخپله د لامېلې وزن ټاکل کېږي.

د تونل د اوږدوالي لپاره عمودي فشار PG 1,00 m (sl. 7a) د دې فورمول له مخې ترلاسه کېږي:

PG = (y1+y2)/2 · Δ_x_·1,00·γ

انځ. 7. د Kommerllov د طریقې له مخې پر تونل د ځمکنۍ فشار ټاکل

اړخیز فشار له ځمکني فشار Eh څخه جوړ دی، د تونل پر پروفایل د لوړوالي h’ په اندازه، او له فشار Ea څخه چې د بار Q د اغېز له امله رامنځته کېږي

Eh’ = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2); Ea = Q tg(45o-ϕ/2).

د اړخیزو فشارونو Eh د بېلابېلو پوښ لاملو لپاره د اړخیز فشار دیاګرام (7a) د معادلو پر بنسټ رسمېږي:

قوتونه PG او Eh د اړوندو لاملو په محورونو کې عمل کوي.

سربېره پر دې د پوښ د لمبې وزن PZ هم ټاکل کېږي، چې د هغې په ثقل مرکز کې عمل کوي، او د ورکړل شوې لمبې پر ټولو ځواکونو د R نتیجه (شکل 7b) موندل کېږي. په دې توګه د ټولو لمبو لپاره د R1, R2, R3 نتیجې (شکل 8a) ټاکل کېږي، چې د ځواکونو په پلان کې سره یوځای کېږي (شکل 8b)، او د Rn نتیجه تر لاسه کېږي. بیا له هر اړخیز قطب O څخه وړانګې ایستل کېږي او لومړۍ تکيې کرښه ac رسمېږي. د دې شرط له مخې چې ګنبذ په توازن کې وي که د ګنبذ افقي فشار H، د تونل پر وړاندې د خاورې فشار نتیجه R_n او د تکیې فشار A په یوه نقطه کې سره پرې شي، د تقاطع نقطه S ترلاسه کوو. که دا نقطه د ګنبذ د ناستې له منځنۍ نقطې سره ونښلوو، د نوي تکیې فشار د کرښې لوری A1. ترلاسه کېږي. که ځواکونه Rn, A1 او H په نوي ځواک‌پلان کې (شکل 8c) سره یوځای کړو، د H اندازه او نوی قطب O1 ترلاسه کوو، چې له هغه څخه نوې وړانګې او دوهمه تکيې کرښه ac’ باسو.

شکل 8 د ځواکونو پلان او د تونل پر خاورین فشار د تکیې کرښه

د ترلاسه شوې نوې تکیې کرښې له مخې د تونلي پوښ عرضي پروفایل تنظیمېږي، او د اړتیا په صورت کې د تکیې کرښه درېیم ځل هم طرحه کېږي. هڅه دا ده چې د تونلي پوښ داسې بڼه ومنل شي چې محور یې له تکیې کرښې سره سمون ولري. په دې حالت کې یوازې د پوښ د فشار تنشونه حاکم وي. د فشار هغه تنش چې د تونلي پوښ په هر عرضي مقطع n – n کې رامنځته کېږي (انځ. 8), له فورمول څخه ترلاسه کېږي

چېرې چې N د Rn د نتیجې نورماله برخه ده د پوښ د n – n مقطع ته، چې د همدې مقطع لپاره د ځواکونو له نقشې څخه ترلاسه کېږي؛ d د تونلي پوښ ضخامت په n – n مقطع کې؛ e په همدې مقطع کې د برید کوونکي ځواک N خارج‌المحوریت دی.

د فشار تنش σ باید د پوښ د جواز لرونکي تنش څخه کم وي. د تقویه شوي کانکریټي تونلي طاقونو لپاره داسې ګڼل کېږي چې دا طریقه کافي دقیقه نه ده، نو د سپانبرګ طریقه سپارښتنه کېږي.