بررسي عددي پروفيل جابجايي تونل در حفاري به وسيله ي ماشين تعادل فشار زمين :مطالعه موردي خط 2 متروي اصفهان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

كارشناسي ارشد

تغييرات رژيم تنش هنگام حفاري تونل‌هاي مترو با ماشين‌هاي حفار مي‌تواند باعث جابجايي خاك و نشست سطح زمين در مناطق شهري با روباره كم شود. اين موضوع ممكن است به زيرساخت‌هاي شهري خسارات جدي وارد كند. پايداري جبهه‌كار نيز تأثير قابل توجهي بر كيفيت و روند حفاري دارد، به همين دليل حفاري و نگهداري تونل‌ها در مناطق شهري بسيار حائز اهميت است. در پروژه‌هاي عمراني شهري، كنترل دقيق نحوه حفاري و مديريت زمين ضروري است. امروزه بيشتر تونل‌هاي شهري با استفاده از ماشين حفار EPB حفر مي‌شوند و كنترل نشست‌ها و پايداري جبهه‌كار نقش مهمي در حفظ امنيت زيرساخت‌ها و بهبود كيفيت زندگي شهروندان دارد. تاكنون مطالعات جامعي كه به بررسي تأثير متقابل پارامترهاي ژئومكانيكي، هندسي و عملياتي بر جابجايي تونل در مناطق شهري و با استفاده از ماشين‌هاي EPB پرداخته باشند، بسيار محدود بوده و اكثر مطالعات موجود به صورت موردي و با تمركز بر پروژه‌هاي خاص انجام شده‌اند و نتايج آن‌ها به دليل تفاوت در شرايط زمين‌شناسي و پارامترهاي پروژه، قابل تعميم به ساير موارد نيست. در اين پژوهش، با هدف پر كردن اين شكاف و ارائه روابطي براي پيش‌بيني دقيق‌تر جابجايي تونل، ابتدا يك مقطع از خط 2 متروي اصفهان انتخاب شد و در نرم‌افزار تفاضل محدود FLAC3D مدل‌سازي گرديد. مدل ساخته‌شده با داده‌هاي ابزار نصب شده در مقطع انتخابي، اعتبارسنجي شد. بر اساس اين مدل، مطالعات جامعي بر پروژه‌هاي مترو شهري انجام و بازه‌هاي پارامترهاي ژئومكانيكي زمين، ميزان روباره و قطر تونل‌ها استخراج شد. سپس با استفاده از روش آزمايش تاگوچي و تركيب پارامترهاي مختلف، 27 مدل ساخته و تحليل شد. نتايج اوليه آناليز تاگوچي نشان داد كه روباره بيشترين تأثير را نسبت به ساير پارامترها بر جابجايي تونل دارد. پروفيل جابجايي تونل براي همه مدل‌ها استخراج و با پروفيل جابجايي هوك مقايسه شد. براي بررسي دقيق‌تر تأثير هر يك از عوامل مدل‌سازي، از رابطه ارائه‌شده توسط هوك به عنوان مبناي ارزيابي جابجايي تونل استفاده شد. ضرايب جديد معادله به ترتيب B1، B2، B3 و B4 با ضرايب همبستگي 0/99، 0/97، 0/78 و 0/84 استخراج شدند.بر اساس نتايج تحليل واريانس، متغيرهاي چسبندگي با p-value برابر 0/05 و مدول يانگ با 0/05 تأثير معني‌داري بر ضريب B1 دارند. همچنين، نتايج نشان داد كه فشار جبهه‌كار تأثير بيشتري بر ضرايب B2، B3 و B4 نسبت به ساير متغيرهاي مدل دارد. از سوي ديگر، ضريب پواسون تأثير آماري معني‌داري بر هيچ‌يك از ضرايب مدل ندارد.در نهايت، براي ارزيابي نتايج به دست آمده، اين نتايج با پروفيل جابجايي تونل خط 2 مترو اصفهان مقايسه شد. نتايج نشان داد كه اين رابطه توانسته به‌خوبي ميزان جابجايي تونل را ارزيابي كند. براي تحليل حساسيت جامع‌تر و پيش‌بيني جابجايي تاج تونل در موقعيت جبهه‌كار، پروفيل جابجايي در موقعيت جبهه‌كار مدل‌ها استخراج شد كه نشان داد ميزان تغييرات جابجايي به‌طور متوسط 13.35% است كه در مقايسه با پروفيل ارائه‌شده توسط هوك 17% كاهش نشان داده است. به همين منظور، رابطه رگرسيوني خطي چند متغيره شامل متغيرهاي مدول يانگ، چسبندگي، زاويه اصطكاك داخلي و قطر تونل با توجه به سه بازه معمول مقدار فشار اعمالي به جبهه‌كار استخراج شد، كه با در نظر گرفتن p-value برابر با 0/027 و ضريب همبستگي 0/64 مي‌تواند با دقت قابل قبولي جابجايي تاج تونل در موقعيت جبهه‌كار را پيش‌بيني كند.

230363

مكانيك سنگ

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان