بررسي تاثير ميزان زمين از دست رفته بر روي نشست سطحي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

كارشناسي ارشد

با توجه به رشد سريع جمعيت و مدرنسازي جوامع، نياز به توسعه زيرساختهاي شهري و بهويژه فضاهاي زيرزميني نظير تونلها بهشدت افزايش يافته است. حفاري اين فضاها منجر به تغييرات تنش در توده سنگ و خاك ميشود كه ميتواند نشست سطحي را به همراه داشته باشد. نشست سطحي تهديدي جدي براي سازههاي سطحي و زيرسطحي محسوب ميشود و به همين دليل، بررسي عوامل مؤثر بر اين پديده از اهميت بالايي برخوردار است. نبود يك رابطه دقيق بين ميزان زمين از دسترفته و نشست سطحي، همواره يكي از چالشهاي اصلي در طراحي و اجراي پروژههاي حفاري تونل بوده است. اين عدم قطعيت در پيشبيني نشست، ميتواند به خسارات جبرانناپذيري به سازههاي سطحي و زيرسطحي منجر شود. از اينرو، پژوهش حاضر با هدف برقراري ارتباطي دقيقتر بين اين دو پارامتر، به مدلسازي عددي و تطبيق آن با دادههاي ميداني روي آورده است. براي شبيهسازي رفتار زمين در حين حفاري، از نرمافزار FLAC3Dاستفاده شد. ابتدا، يك مدل عددي اوليه با در نظر گرفتن مشخصات زمينشناسي و هندسه تونل ساخته شد. سپس، نتايج اين مدل با دادههاي واقعي صحرايي مقايسه گرديد تا اعتبار آن سنجيده شود. در مرحله بعد، با بهرهگيري از روش طراحي آزمايش تاگوچي، 27مدل عددي مختلف ايجاد و تحليل شدند. در هر مدل، نرخ زمين از دسترفته در بخشهاي مختلف تونل (جبههكار، سپر و دنباله) محاسبه و مجموع آنها به عنوان نرخ كل زمين از دسترفته در نظر گرفته شد. با انجام تحليل حساسيت بر روي اين مدلها، تأثير هر يك از پارامترهاي ورودي بر نرخ زمين از دسترفته مشخص گرديد. در ادامه، براي يافتن يك رابطه رياضي بين نرخ زمين از دسترفته و پارامترهاي مؤثر، از روش رگرسيون چندگانه استفاده شد. نرمافزار Minitabبه عنوان ابزاري قدرتمند براي انجام اين تحليلها به كار گرفته شد. همچنين، با استخراج حداكثر نشست سطحي در تمامي مدلها، رابطه بين نرخ زمين از دسترفته و نشست سطحي نيز با استفاده از رگرسيون خطي تعيين گرديد. طبق نتايج ، يك فرمول با ضريب تعيين 0/93 براي محاسبه ميزان نرخ زمين از دست رفته بهدست آمد كه تمامي پارامترهاي مورد نظر به عنوان متغيرهاي مستقل در آن حظور داشتند. تحليل نتايج حاصل از ضرايب رگرسيون بر روي مدلهاي عددي نشان داد كه پارامترهاي ژئومكانيكي خاك شامل مدول الاستيك، چسبندگي، نسبت پواسون و زاويه اصطكاك داخلي همگي با نرخ زمين از دسترفته رابطه معكوس و در عين حال پارامترهاي هندسي يعني قطر و ارتفاع روباره رابطه مستقيم دارند. پارامتر فشار جبههكار نيز كه به دليل رابطه مستقيم با ارتفاع روباره در مدلسازيها لحاظ شده بود، با نرخ زمين از دسترفته رابطه معكوس داشت. همچنين، فرمولي با ضريب تعيين 0/81براي برقراري ارتباط بين ميزان نرخ زمين از دست رفته و حداكثر نشست سطحي استخراج شد. نتايج اين فرمول نشان داد كه در صورتي كه ارتفاع روباره تونل ثابت باشد، افزايش ميزان نرخ زمين از دست رفته منجر به افزايش نشست سطحي خواهد شد

230364

مكانيك سنگ

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان