حدد متخصصون من الجامعة الوطنية للبحوث التكنولوجية "ميسيس" عوامل انهيار الهياكل الداعمة للأنفاق تحت الأرض، التي سوف تسمح بوضع تدابير لمنع حدوثها وتخفيض تكلفة تشغيل وبناء المترو والمرافق الأخرى تحت الأرض.
قد تؤدي العيوب التي يمكن أن تظهر في الهياكل الداعمة للمرافق تحت الأرض إلى وقوع حوادث تعقبها إصلاحات باهظة الثمن، تتراوح تكاليفها من 25٪ إلى 100٪ من تكلفة البناء. لذلك، فإن أهم مهمة في تصميم المرافق تحت الأرض هي جعل البطانة أكثر متانة.
يشار إلى إن نتائج هذا البحث تم نشرها في مجلة IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.
إيلينا كوليكوفا، الأستاذة في قسم تشييد المرافق تحت الأرض ومنشآت التعدين، في جامعة "ميسيس"، أشارت إلى إن نوعية البناء وعمر الخدمة والتكاليف تعتمد على نوع البطانة وتقنية بناءها. وأشارت خلال مقابلة مع ريا نوفوستي قائلة:
"إن الكشف عن آلية لتشكيل العيوب في البطانة (البطانة الداخلية) يسمح باتخاذ إجراءات لمنع تشكلها وتقليص من تكلفة تشغيل وبناء المرافق تحت الأرض".
وقد أظهرت الدراسات أن العيوب تظهر في هياكل المنشآت تحت الأرض من تأثير ترشيح المياه بشكل أساسي.
وعلقت إيلينا كوليكوفا على ذلك بقولها:
"في الأنفاق العميقة، تتركز مواقع ترشيح المياه على جانبي النفق، وفي الأنفاق الضحلة — تقريباً على مستوى صينية النفق وعند نقاط التداخل. وتقع مواقع الترشيح بالقرب من تقاطع والتقاء العزل وتماس الخرسانة".
وبحسب المعلومات الواردة من الباحثين، فإن العوامل الرئيسية المؤدية إلى الانهيار هي تآكل الكاشط المائي للجزء الجوفي من النفق، وارتشاح الجير الحر من الخرسانة تحت تأثير المياه الجوفية الخارجية، وكذلك التآكل الغازي والكيميائي الناجم عن السوائل العدوانية التي تتدفق عبر الأنفاق.
هذه العوامل، معاً أو بشكل منفصل، تؤثر على البطانة إلى حالة الانهيار أو تسبب في تعطيلها لفترة طويلة.
وبحسب قول الباحثين، فإنه عند تصميم وتركيب الهياكل الداعمة للمرافق تحت الأرض، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لاختيار مواد البناء ومواد العزل المائي، فضلا عن الأساليب التكنولوجية لتنظيم أماكن التقاطع ذات النفاذية المائية بين الكتل الخرسانية.
من أجل تحليل العمليات الجيوميكانيكية والترشيح، استخدم العلماء طرق الميكانيكا الصلبة الكلاسيكية وقوانين تدفق السوائل ونظرية مخاطر وقوع الحوادث. كما قاموا بمعالجة إحصائية للبيانات التجريبية التي تم الحصول عليها خلال دراسة لأكثر من 10 أنواع من أنفاق المجاري بطول إجمالي 67 كم وأكثر من 70 أنفاق مبطنة بهياكل خرسانية مسبقة الصنع.