تحلیل اجزای محدود سه بعدی پارامترهای مؤثر بر میدان دگر شکلیهای ایجاد شده ناشی از حفر تونل قطار شهری در شرایط زمین بکر

خلاصه
یکی از احتیاط های ضروری هنگام طراحی و اجرای تونلهای کم عمق در مناطق شهری، کنترل نشست سطح زمین در اثر حفر تونل است. در مناطق شهری، نشست زمین در اثر حفر تونل (در صورتیکه کنترل نشده باشد) می تواند منجر به وارد آمدن خساراتی به ساختمانها و تأسیسات موجود گردد. چندین رابطه تحلیلی، نیمه تجربی و تجربی، توسط پژوهشگران مختلف، جهت پیش بینی پروفیل نشست خاک در اثر حفر تونل ارائه گردیده است؛ که در برخی از آنها علاوه بر نشست خاک، انواع دیگر دگرشکلیهای خاک در اثر حفر تونل نیز ارائه شده است.در این مقاله یک مطالعه پارامتری از تأثیر مدول یانگ، قطر تونل، طول حفاری، درصد مخروط شوندگی سپر وسطح آب زیرزمینی بر تغییر شکلهای ایجاد شده در اثر حفر تونل با استفاده از TBM به روش مرحله به مرحله )شامل فازهای حفاری و به یک فاصله مشخص از منطقه حفاری شده، نصب پوشش داخلی تونل(، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس) Abaqus ( بصورت سه بعدی مدل گردیده است و نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود با روابط تحلیلی و تجربی مختلف، مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مدول یانگ، از دگرشکلیهای خاک در اثر حفر تونل کاسته می گردد؛ همچنین با افزایش قطر تونل، طول حفاری، درصد مخروط شوندگی بر میزان نشست عرضی ماکزیمم افزوده می گردد. این در حالیست که وجود آب زیرزمینی، باعث افزایش نشست عرضی ماکزیمم در سطح زمین و همچنین افزایش عرض گود نشست در اثر حفر تونل می گردد(که البته بستگی به تراز سطح آب زیر زمینی از سطح زمین دارد). با افزایش تراز آبزیرزمینی، از حرکت افقی خاک در ترازهای مختلف و همچنین از میزان نشست در طول حفاری(جلوی جبهه کار، جبهه کار و پشت جبهه کار تونل)کاسته می گردد.

کلمات کلیدی:

تونل، نشست، تحلیل پارامتری، اجزای محدود، آباکوس

نویسندگان :

سیدحسین سادات تقوی ، محمود وفائیان

نهمين کنگره بين المللي مهندسي عمران (1391)