نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد

2 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیر کبیر

چکیده

تعیین میزان فشار نگهداری حداقل و حداکثر در سینه¬کار تونل، یکی از بخش¬های مهم در حفر تونل با ماشین سپری در زمین¬های نرم می-باشد. این فشار متأثر از هندسة تونل و پارامترهای مختلف زمین¬شناسی از جمله غیرهمگنی محیط است. به همین دلیل در این مقاله نحوة محاسبة این فشار به روش عددی در حالت سه¬بعدی برای این روش حفر تونل در محیط¬های غیرهمگن مورد بررسی قرار گرفته است. نرم افزار سه بعدی تفاضل محدود FLAC3D برای مدل¬سازی عملیات تونلسازی سپری مورد استفاده قرار گرفت. مدل رفتاری موهر- کولمب برای خاک در برگیرندة تونل و سازه¬های سطحی استفاده شد تا اجازه گسیختگی پلاستیک به خاک داده شود. در این مطالعه نسبت¬های مختلف فشار نگهداری سینه¬کار به فشار جانبی زمین در بازه 10% تا 200% بررسی شد همچنین با مدلسازی برهمکنش خاک و سینه¬کار، تنشهای ایجاد شده در اثر حفر تونل و اعمال بارهای سطحی در نرم¬افزار بررسی و تحلیل شد. همچنین تحلیل حساسیت نتایج نسبت به تغییر بارهای سطحی انجام شد. نتایج حاصله نشان می¬دهد که افزایش و کاهش بی¬رویه فشار سینه¬کار باعث می¬شود وضعیت تنش در تودة خاک به پوش گسیختگی نزدیک¬تر شود. به طور کلی طراحی فشار سینه¬کار با استفاده از تغییرشکل¬های خاک اطراف صورت می¬گیرد و اغلب تحت تاثیر برهمکنش بین این دو قرار می¬گیرد

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Interaction between Soil-Face in Soft Grounds

نویسندگان [English]

  • Saba Gharedash 1
  • Milad Barzegar 1

چکیده [English]

Today, full face tunnel excavation is usually performed by TBMs and based on ground properties, different machines are used. In urban areas with soft ground, Earth Pressure Balance (EPB) machines are widely employed to excavate tunnel with a variety diameter from small to very large. One of the most important parameters in EPB tunneling is face pressure. In fact, in EPBs, the magnitude of advance rate and discharging of excavated material from chamber by screw cause a pressure in chamber that is called face pressure. Low face pressure leads to tunnel face instability and subsequently ground surface settlement. In contrast, high face pressure, especially in shallow tunnels cause blowout. There are several methods to calculate face pressure in which can be categorized as: empirical, analytical and numerical methods. Numerical methods are used to confirm the result of analytical methods as well as where tunnel influence on important structures. In numerical model, water table was assumed as a horizontal plain and natural and saturated unit weights were considered above and under the water table, respectively. In numerical model, all parts of excavation, shield drive, grout injection and segment installation were considered. In addition, some important items such as gap between shield and tunnel perimeter was modeled exactly as it is. The loads acting on the tunnel face were estimated according to the active and passive earth pressure principles. The optimal face pressures for EPB shield was proposed in different soil strength parameters and adjacent structure type. The result showed that, face pressure is the most parameter in the shield tunneling. Also the obtained results show that, decreasing and increasing face pressure cause the stress state to be closer to the soil mass failure envelope.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Earth pressure balance shield (EPB)
  • Numerical Modeling
  • Finite difference method (FDM)
  • Surface loading