Большая часть территории современного Ирана приходится на Иранское плато, за исключением района Хузестана и прибрежной зоны Каспийского моря. Преимущественно страна располагается на десятках разрозненных горных плато и в бассейнах рек, разделенных массивными и не очень горными хребтами. Причем большая часть иранского населения проживает в самой гористой, западной, части страны, в состав которой входят горный район Эльбурс и горы Кавказа. Восточная часть Ирана — это солончаки полупустынь и пустынь, самые значительные и протяженные из которых Деште-Лут и Деште-Кевир.
Население Ирана в настоящее время возросло почти до 70 миллионов человек, что настоятельно требует срочного развития дорожно-транспортной сети. Это развитие будет двигаться в двух основных направлениях: повышение качества существующих транспортных путей и строительство новых железных и автомобильных дорог.
В Иране принята на государственном уровне и активно реализуется национальная программа развития системных транспортных коммуникаций, которая предусматривает такие направления, как строительство новых автодорожных магистралей непрерывного движения и скоростных автодорог, реконструкцию существующих дорог, развитие внеуличных транспортных систем (метрополитенов), реконструкцию существующих и строительство новых автодорожных тоннелей.
Реализацию запланированных мероприятий затрудняет то, что Иран находится на территории Альпийского пояса землетрясений (кроме него сюда попадают Северная Индия, Турция и Средиземноморье). Из всех происходящих в мире землетрясений на этот пояс приходится 5–6%. После анализа всех прошедших на иранской территории землетрясений, включая и район строительства автодорожного тоннеля Талун, сейсмичность определена на уровне VIII баллов по российской шкале MSK-64.
Автодорожный тоннель Талун
На территории Ирана невозможно построить дороги без возведения различных искусственных сооружений, преимущественно мостов и транспортных автодорожных тоннелей. Один из самых масштабных проектов — автодорога Тегеран–Шомал протяженностью 121 километр. Она соединит Тегеран с северным городом Чалус, расположенным на южном берегу Каспия. Всего на дороге необходимо построить около 60 км автодорожных тоннелей, и два из них — Талун и Алборз — имеют протяженность 4,8 и 6,3 километров.
Тоннель Талун состоит из двух основных параллельных тоннелей на 2 полосы движения каждый (ширина проезжей части — 10,3 м, площадь поперечного сечения — 75 м2), между которыми будет проложена дренажно-вентиляционная штольня с поперечным сечением 32 м2. Начало автодорожного тоннеля Талун располагается на высоте 2 285 м над уровнем моря (северный портал), а конец — на высоте 2 315 м (южный портал), так что максимальный продольный уклон составляет 1,63%. Тоннель проходит примерно в 21 км севернее от Тегерана в направлении города Чалус.
На автодорожный тоннель Талун действуют два основных вида нагрузок:
1) обусловленные существующим напряжением в массиве пород (следствие их собственного веса и тектонического давления);
2) возможные нагрузки сейсмического характера (сила землетрясений).
Расчет обделки тоннеля выполнен на основе методов механики сплошной среды (аналитической механики подземных сооружений), а также схем контактного взаимодействия обделки тоннеля с окружающими горными породами.
Место строительства тоннеля входит в обширный тектонический пояс, проходящий через Среднюю Азию и Кавказ. В районе строительства горизонтальные тектонические напряжения ориентированы под небольшим углом, вследствие чего ожидается появление повышенных горизонтальных напряжений и вдоль трассы тоннелей, и в их поперечных плоскостях.
Подробные экспериментальные исследования действующих на породы напряжений проводились еще в бывшем Советском Союзе на породах Средней Азии. Для этого района характерно преобладание горизонтальных напряжений над вертикальными, причем ориентированы они преимущественно в направлении меридиана. А вот расположение главных геологических структур района (горных хребтов, разломов) ориентировано по широте. Северный Иран во многом схож со Средней Азией, поэтому для оценки поля тектонических напряжений в районе строительства автодорожного тоннеля Талун можно использовать результаты этих исследований.
В процессе строительства штольни и тоннеля регулярно проводилась съемка фактической формы поперечного сечения, которая систематически отклонялась от идеальной формы. На своде выработки пород выбирается больше, причем этот перебор смещается на запад от вертикальной оси (влево). Это свидетельствует о том, что основные сжимающие напряжения наклонены относительно горизонта. К тому же со свода тоннеля и штольни куски породы отделяются с треском (стреляют).
На разных расстояниях от забоя штольни в разные периоды строительства были установлены замерные станции для измерения конвергенции. Результаты этих измерений позволяют судить о поведении пород по мере проходки выработки. Половина станций показывает асимметрию влево, а половина — вправо. Так что небольшой наклон оси воздействия тектонических напряжений в массиве пород меняет свое направление.
Для анализа напряжений в обделке тоннеля в инженерно-геологических условиях трассы проведен компьютерный эксперимент. При помощи специальной программы FONS-5 была составлена модель состояния напряжений обделки тоннеля. Автор программы «Расчет многослойной обделки тоннеля не круглого сечения со слоями переменной толщины» — А.С. Саммаль, методов расчета и алгоритмов — Н.Н. Фотиева и А.С. Саммаль. В качестве метода расчета взят основанный на строгом решении задач по теории упругости метод механики подземных сооружений (анализ контактного взаимодействия обделки с окружающим массивом пород).
Характер напряженного состояния обделки тоннеля установлен — на нее действуют только сжимающие напряжения. Своего расчетного сопротивления (и, соответственно, предела прочности бетона) эти напряжения могут достичь в первую очередь в 3 критических сечениях.
На всех глубинах, во всех породах и на всем протяжении тоннеля его конструкция является бетонной монолитной. Конструктивное армирование (железобетонная обделка) используется на некоторых участках тоннеля с учетом требований нормативно-технических документов, действующих в России.
Автодорожный тоннель Алборз
