Analytical solution for the stress and deformation of rock surrounding a cold-regional tunnel under unequal compression

خسارت فراست یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر ثبات تونل های منطقه سرد است. این اغلب در پورتال تونل رخ می دهد که در آن استرس افقی و استرس عمودی به طور کلی برابر نیست. برای اطمینان از ایمنی ساخت تونل های سرد منطقه ای و ارائه بینش های نظری جدید برای تجزیه و تحلیل و طراحی آن، یک مدل محاسبه تحلیلی برای تونل سرد منطقه تحت فشرده سازی نابرابر در این مقاله ایجاد شده است. در طی فرایند تجزیه و تحلیل، این مدل به یک مدل حفاری و یک مدل فرورفتگی یخ زده تجزیه می شود. مدل حفاری با استفاده از یک روش تابع متغیر پیچیده حل می شود. با ترکیب معادله مکمل که توسط نتایج عددی ساخته شده است، مدل یابی یخ زدگی نیز با استفاده از یک روش تکرار حل می شود. استرس و تغییر شکل کلی با ابراز نتایج حاصل از دو مدل به دست می آید. یک مثال برای به دست آوردن زمینه استرس از پوشش و سنگ اطراف آن از تونل های منطقه سرد معرفی شده است. دلیل ارتباط اندازه بین استرس شعاعی و استرس دورهای در زوایای مختلف توضیح داده شده است. سپس محدوده تنش محدوده منفی در زوایای مختلف تعیین می شود. علاوه بر این، نتیجه گیری نیز کشیده شده است که شعاع جابجایی غلظت یخ صفر مستقل از فشار خطی ناشی از یخ زدگی است. در نهایت مشخص شده است که افزایش یخبندان موجب اختلاف تنش افزایشی در پوشش می شود که موجب آسیب رساندن به پوشش می شود. روش محاسبه و نتایج می تواند راهنمای ساخت تونل های سرد منطقه ای را فراهم کند.