بررسی نشست سطح زمین ناشی از حفر تونل¬های مترو با استفاده از EPB TBM به روش های عددی و آماری

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

حفاری‌های کم عمق از جمله تونل‌ها می‌توانند باعث حرکت زمین شوند که این حرکت‌ها به‌صورت نشست در سطح زمین نمایان می‌شوند. تونل‌‌ها ممکن است در مناطق شهری با تراکم جمعیت زیاد ساخته شوند، بنابراین نشست ایجاد شده بر ساختمان‌‌ها و تأسیسات قرار گرفته در بالای تونل تاثیرگذار است. به‌همین دلیل تخمین میزان نشست ناشی از حفر این تونل‌ها ضروری است.  عوامل مختلفی از قبیل عمق، فشار سینه‌کار و فشار تزریق بر میزان نشست ناشی از حفر تونل توسط EPB TBM تأثیرگذار هستند. در بخش اول این مقاله همه‌ی پارامترهای تأثیرگذار بر نشست ناشی از حفر تونل‌ در محیط‌های رسی، حفر شده توسط EPB TBM، معرفی می‌شود سپس با استفاده از مدل‌سازی عددی با نرم‌افزار Plaxis 3D TUNNEL ، کاربرد اطلاعات مربوط به متروی شیراز و بررسی پارامتری، نوع و میزان اثر این پارامتر‌ها بر نشست مشخص شده است. در ادامه با انجام تحلیل حساسیت نشست نسبت به پارامترهای مؤثر، تاثیرگذارترین پارامترها بر نشست معرفی می‌شوند. مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که فشار سینه‌کار، فشار تزریق، همگرایی، مدول الاستیک خاک و عمق تونل بیشترین تأثیر را بر میزان نشست دارند. در بخش دوم این مقاله با استفاده از مدل‌سازی عددی فرآیند ساخت تونل‌های مترو به‌وسیله‌ی EPB TBM در محیط رسی اشباع از آب مدل شده است. سپس میزان نشست سطح زمین ناشی از حفر تونل و نتایج 27 مدل عددی برای ارائه رابطه‌ای آماری با استفاده از روش رگرسیون چند متغیره استفاده شده است. در نهایت رابطه ارائه شده با داده‌های حاصل از اندازه‌گیری‌های برجای نشست در پروژه متروی شیراز مقایسه شده است. به‌کارگیری رابطه به‌دست‌آمده در تعیین نشست متروی شیراز و مقایسه آن با داده‌های ابزاربندی، کارا بودن رابطه ارائه شده را نشان می‌دهد. استفاده از این رابطه با داشتن پارامتر‌های ورودی آن که در همه پروژه‌های مترو موجود هستند، بسیار ساده بوده و خطای آن قابل قبول است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Equation to predict ground surface settlement due to metro tunneling using EPB TBM

نویسندگان [English]

  • M Havaej
  • R Rahmannejad
  • M.A Ebrahimi
Shahid Bahonar University of Kerman
چکیده [English]

Shallow excavation such as tunnels may cause ground movement and this movement can induce ground surface settlement. Tunnels may be constructed in urban areas with high population density and therefore damages on buildings and structures due to settlement are possible. Thus it’s vital to predict ground surface settlement due to tunneling. There are several factors which affect the magnitude of ground surface settlement due to tunneling by means of EPB TBMs such as depth, face pressure and grouting pressure. In the first section of this paper all the effective parameters on ground surface settlement due to tunneling in clay by means of EPB TBM are introduced. Then using numerical modeling with Plaxis 3D TUNNEL and using Shiraz metro tunnels data, and with parametric analysis, effect type and magnitude of these parameters on settlement are investigated. Using sensitivity analysis, the most effective parameters on settlement are presented. Carried study showed that face pressure, grouting pressure, contraction, soil elastic modulus and depth have the most effect on settlement. In the second part of this paper using numerical modelling, the process of tunnel construction in saturated clay by means of EPB TBMs is modeled. Then the magnitude of ground surface settlement due to tunneling in 27 models is used to develop a statistical equation using multiple regression analysis. Finally the equation is compared to Shiraz metro tunnels instrumental data. This comparison confirms the equation. Using this equation is very simple and all of required parameters exist in all metro projects. Furthermore, the equation’s error is acceptable.
 .

کلیدواژه‌ها [English]

  • Settlement
  • EPB TBM
  • Numerical modelling
  • parametric study
  • Multiple regression