تونلها و فضاهای زیزمینی برای مقاصد متنوعی ایجاد می‌شود که از آن میان می‌توان موارد زیر را نام برد:
تونلهای حمل و نقل و دسترسی ، تونلهای آب بر ، فضاهای زیرزمینی بزرگ (ایستگاههای مترو ، نیروگاهها ، انبارهای زیرزمینی و کارگاههای استخراج مواد معدنی).

طراحی هر یک از فضاهای فوق مستلزم دسترسی به داده‌های مناسب و به کارگیری تمهیدات ویژه است. در هر مورد طراح باید ضمن آگاهی دقیق از شرایط زمین ، ابتدا در جهت بهبود کیفیت مصالحی که قرار است تونل در آن حفر شود، اقدام نماید. در بسیاری از زمینها تونلهای حفر شده نمی‌توانند خودنگهدار باشند و برای پابرجا نگهداشتن آنها باید از حایلهایی استفاده کرد.

به نظر می‌رسد که مهمترین عامل در طراحی تونل ، یا هر فضای زیرزمینی دیگر ، تامین پایداری آن است. قرارگیری این گونه سازه‌ها در میان مصالح طبیعی ، یعنی سنگ و خاک ، باعث شده است که شرایط زمین شناسی نقش اصلی را در پایداری ایفا نمایند.

فهرست مطالب

چکیده :1

بخش اول. 2

فصل اول. 2

کلیات.. 2

1-1- آشنایی.. 2

1-2- مراحل تونلسازی.. 2

1-3- طبقه بندی تونلها3

1-3-1- تونلهای حمل و نقل.. 3

1-3-2- تونلهای صنعتی.. 3

1-3-3- تونلهای معدنی.. 4

1-4- تاریخچه تونلسازی.. 4

فصل دوم. 5

مطالعه ساختگاه تونل.. 5

2-1- آشنایی.. 5

2-2- جمع آوری اطلاعات.. 7

2-3- بررسی نقشه های توپوگرافی و عکسهای هوایی منطقه. 7

2-4- مطالعات زمین شناسی سطحی.. 8

2-5- مطالعات ژئوفیزیکی.. 9

2-6- حفر گمانه های اکتشافی.. 10

2-6-1- طراحی شبکه گمانه ها10

د- افقهای آبدار11

هـ- مناطق برشی.. 11

2-6-2- سیستم حفر گمانه ها12

2-6-3- ثبت نمودار گمانه. 13

2-7- مطالعات آب شناسی.. 14

2-7-1- آزمایش لوفران. 14

2-7-2- آزمایش لوژن. 15

2-8- حفر گمانه های افقی.. 16

2-9- حفر گالری های اکتشافی.. 17

2-10- آزمایشهای برجا17

2-10-1- آزمایش بارگذاری صفحه ای.. 18

2-10-2- آزمایش جک تخت.. 19

2-10-3- آزمایش مغزه گیری مجدد. 20

2-11- مطالعات آزمایشگاهی.. 20

2-12- ارزیابی ساختگاه تونل.. 21

2-12-1- مشخصات سنگ... 22

2-12-2- خاک.. 22

2-12-3- آب زیرزمینی.. 22

2-13- بهسازی و آماده سازی زمین.. 22

2-13-1- بهسازی زمینهایخاکی.. 22

الف- استفاده از هوای فشرده23

ب- پیش زهکشی.. 23

ج- تزریق دوغاب.. 23

د- یخبندان. 23

2-13-2- بهسازی زمینهای سنگی.. 23

2-14- هزینه های نسبی مطالعه ساختگاه تونل.. 24

فصل سوم. 25

طراحی تونل.. 25

3-1- آشنایی.. 25

3-2- شکل و ابعاد مقطع تونل.. 25

3-2-1- تونلهای معادن. 25

شکل 3- 1. 25

3-2-2- تونلهای راه26

شکل 3- 2. 27

3-2-3- تونلهای راه آهن.. 27

الف- مقطع دایره27

ب- مقطع چهارگوش... 27

ج- مقطع D.. 28

د- مقطع نعل اسبی.. 28

شکل 3- 3. 28

3-2-4- تونلهای مترو28

3-2-5- تونلهای آبرسانی.. 29

شکل 3- 6. 30

فصل چهارم. 31

تجهیز کارگاه31

4-1- آشنایی.. 31

4-2- احداث جاده دسترسی.. 31

4-3- تسطیح محل دهانه تونل.. 32

4-4- احداث ترانشه جلو تونل.. 32

4-5- احداث ایستگاههای نقشه برداری.. 32

4-6- احداث اطاقک نگهبانی دهانه تونل.. 33

4-7- احداث تأسیسات صنعتی مورد نیاز33

4-7-1- کمپرسورخانه. 33

4-7-2- نیروگاه برق. 33

4-7-3- چراغخانه. 33

4-7-4- مخزن آب.. 33

4-8- احداث تأسیسات اداری و رفاهی.. 34

4-9- انبار مواد منفجره34

4-10- برنامه ریزی عملیات حفر تونل.. 34

فصل پنجم. 35

حفر تونل به وسیله ماشینهای بازویی.. 35

6-1- آشنایی.. 35

شکل 5- 1. 36

5-2- اجزای دستگاه36

5-2-1- بدنه. 36

5-2-2- موتور36

5-2-3- بازو36

5-2-4- سر مته. 37

الف- ماشین با برش شعاعی.. 37

شکل 5- 2. 37

ب- ماشین با برش عرضی.. 37

5-2-5- ناخنهای حفار39

5-2-6- سیستم بارگیری.. 39

5-3- مشخصات دستگاه41

5-4- شیوه حفاری به وسیله ماشین بازویی.. 42

5-4-1- حفاری به روش پودر کردن. 42

5-4-2- حفاری به روش تراشه کردن. 42

5-5- حفاری با استفاده از جت آب.. 43

5-6- قابلیت حفاری دستگاههای بازویی.. 45

5-7- انعطاف پذیری دستگاه برای حفر تونل در شرایط مختلف.. 45

5-8- مزایا و معایب دستگاههای بازویی.. 46

5-8-1- مزایا46

5-8-2- معایب.. 47

فصل ششم. 48

حفر تونل به وسیله ماشینهای تمام مقطع. 48

6-1- آشنایی.. 48

6-2- قسمتهای مختلف ماشین.. 48

6-2-3- ابزار برش... 50

الف- ابزار برش برای ماشینهای مخصوص زمینهای نرم. 52

ب- ابزار برش برای ماشینهای حفر سنگ... 52

6-2-4- آرایه های ابزار برش در صفحه حفار54

الف- ابزار برش مرکزی.. 54

ب- ابزار برش میانی.. 54

ج- ابزار برش محیطی.. 54

6-2-5- چنگ زنها55

6-2-6- جکهای رانش صفحه حفار56

6-2-7- سیستم بارگیری و تخلیه مواد حفر شده57

6-2-8- بازوی نصاب.. 58

6-3- نحوه کار ماشین.. 58

6-3-1- عمل حفر. 58

الف- مرحله اول- استقرار دستگاه59

ب- مرحله دوم- انجام چرخه حفاری.. 59

ج- مرحله سوم- استقرار مجدد دستگاه60

د- مرحله چهارم – جلو رفتن ماشین.. 60

6-3-2- تخلیه مواد. 60

6-4- مکانیسم حفاری با ماشین.. 61

6-4-1- مبانی تئوری.. 61

6-5- عملکرد ماشین در سنگهای سخت.. 62

6-6- کاربرد ماشین در تونلهای کوچک... 64

6-7- داده های زمین شناختی لازم برای انتخاب ماشین.. 64

6-8- کنترل مسیر ماشین.. 65

منابع و مأخذ 67