تونلها از مهمترین سازه‌های زیرزمینی هستند که به منظور حمل و نقل، انتقال آب، نصب کابل‌های ارتباطی و …. مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توسعه تأسیسات زیرزمینی، ساخت تونلها در سراسر جهان رو به افزایش است. طبق نظر پک (PECK) سه مسأله اصلی که در طراحی و حفر تونل باید مد نظر قرار گیرند عبارت اند از:
- حفظ پایداری تونل در طول مدت زمان عملیات حفاری
- کاهش اثرات مخرب زیست محیطی ناشی از حفر تونل
- کارایی مناسب تونل در طول مدت زمان بهره برداری
از میان سه مساله مذکور، مورد اول ارتباط مستقیمی با طراحی مناسب سیستم نگهداری تونل دارد. بنابراین؛ یکی از مهمترین ارکان طراحی تونلها، طراحی سیستم نگهداری است. تعیین نیروهای داخلی سیستم نگهداری یکی از مهم ترین مشکلات طراحی تونل می‌باشد. به دلیل عدم قطعیت در تعیین خواص مقاومتی زمین، توزیع مجدد تنش که وابسته به تغییرشکل زمین در مرحله قبل و بعد از نصب سیستم نگهداری است و تفاوت در روش‌های اجرا، تعیین نیروهای داخلی سیستم نگهداری مشکل می‌باشد. به همین دلیل اکثر تونلها به صورت محافظه کارانه طراحی و اجرا می‌شوند.
دیوارهای تونل تحت بارهای استاتیکی محیط خود هستند که بعد از گذر مدت زمانی از بار گذاری دیواره‌های مسلح شده بتنی آن دچار خستگی شده و یا میلگردهای درون بتن از بتن جدا و یا دچار خوردگی شیمیایی درون بتن می‌شوند که در هر صورت باعث کاهش ظرفیت مقاومت دیواره ی بتنی تونل می‌شود که برای مقاوم سازی تونل از سیستم‌های FRP می‌توان استفاده کرد.
استفاده از الیاف تقویت شده شیشه در سیستم FRP
الیاف شیشه GFRP مشهورترین تقویت کننده مورد استفاده در صنعت کامپوزیت های FRP می‌باشد و انواع مختلفی از آن بصورت تجاری وجود دارند ترکیبات شیمیایی این الیاف با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است.
فیبرهای پلیمری تقویت شده الیاف شیشه یا GFRP را می‌توان برای ترمیم و تقویت و مقاوم سازی انواع سازه‌های بتنی با نصب بر روی سطح (دال‌ها و تیرها، ستون‌ها، دیوارهای حمال، شناژها و فونداسیون) و در ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری، ساختمان‌های صنعتی، تکیه‌گاه‌های ماشین‌الات و تأسیسات سنگین، سازه‌های آبی از قبیل سد، کانال، کالورت، تونل و غیره، پل‌های جاده‌ای و ریلی، مخازن و منابع آب و مایعات، سیلوها و برج‌های خنک‌کننده به کار برد.
تقریباً ۹۰ درصد الیاف مورد استفاده در کامپوزیت‌های مهندسی الیاف شیشه می‌باشد. الیاف شیشه استحکام و سختی مناسبی دارد، خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کند، مقاومت رطوبت و خوردگی مناسبی دارد و نسبتاً ارزان است. تقسیم‌بندی شش نوع الیاف شیشه و ترکیب درصدهای آن در زیر نشان داده شده‌است:
- Glass – E: مصارف عمومی
- Glass – R: خواص مکانیکی بالا
- Glass – S: خواص مکانیکی بالا
- Glass – C: مقاومت شیمیایی مناسب
- Glass – ECR: مقاومت اسید و باز خوب
- Glass – AR: مقاومت اسید و باز خوب
مراحل مقاوم سازی تونل با الیاف GFRP
- طبق طراحی‌های انجام شده الیاف GFRP را تهیه می‌کنند
- رزین و اپوکسی را با هم مخلوط کرده و دیواره ی تونل را به چسب آغشته می‌کنند.
- الیاف GFRP را به دیواره نصب می‌کنند.
- و در آخر برای حفاظت بیشتر یک لایه اضافی چسب اپوکسی بر روی الیاف آغشته سازی انجام می‌شود.
الیاف شیشه ویژگی های زیر را داراست:
- مدول الاستیسیته زیاد
- دانسیته کم
- مقاوم در برابر شوک‌های حرارتی
- قیمت پاییین
- عایق الکتریسیته
موارد استفاده GFRP
- صنایع عایق کاری
- صوتی و الکتریکی
- صنایع ورزشی
- صنایع هوافضا
- خودروسازی
- مورد استفاده در نیروگاه‌های بادی
- کشتی سازی
- صنایع نظامی
- صنایع ساختمان و شیمیایی
