تأثیر فشار نگهداری جبهه‌کار در حفر تونل به روش EPB بر تغییر شکل‌های سطحی و جبهه‌کار

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تهران

چکیده

از مهمترین پارامترها درحفاری تونل با ماشین‌های سپریِ بسته، مانند سپرهای فشار تعادلی زمین، تعیین بازه‌ی مناسبی از فشار جهت نگهداری جبهه‌کار تونل است، به این علت که جلوگیری از ناپایداری جبهه کار تونل هم از نظر ایجاد شرایط لازم برای برش و پیشروی و هم از نظر کنترل جابجایی‌ها در سطح زمین حایز اهمیت است. مطالعات زیادی با استفاده از روش‌های عددی برای تعیین اثرات بکارگیری فشارهای مختلف بر تغییر شکل‌های سطحی صورت گرفته است. هر یک از مطالعات صورت گرفته در زمینه‌ی بررسی اثر فشار نگهداری جبهه‌کار بر تغییر‌شکل‌های سطحی، برای یک شرایط خاص بوده و بازه‌ی بسیار محدودی از فشارهای مختلف را پوشش می‌دهند. همین‌طور اکثر مطالعات ذکر شده، حکایت از کاهش تغییر شکل‌های سطحی در اثر بکارگیری فشارهای نگهداریِ بزرگتر دارند. در این مقاله به بررسی میزان تأثیر فشار نگهداری بر میزان نشست و جابجایی‌های جبهه کار در شرایط مختلف پرداخته شد. با استفاده از مدل‌سازی‌های عددیِ سه بعدی به روش تفاضل محدود و با انجام آنالیز حساسیت نسبت به پارامترهای محیط حفاری و حفاری در اعماق مختلف، مشاهده شد که در همه‌ی حالات، افزایش فشار نگهداری در ابتدا باعث کاهش قابل توجه در میزان نشست‌ها شده ، پس از آن در بازه‌ای محدود، میزان این تأثیر کم و در نهایت با بکارگیری فشارهای بالاتر، علاوه بر ایجاد بالازدگی در جلوی جبهه‌کار، میزان نشست افزایش پیدا خواهد کرد، با این توضیح که در اعماق بیشتر و زوایای اصطکاک داخلی پایین‌ترِ محیط، حساسیت افزایش نشست نسبت به افزایش فشار نگهداری،  بیشتر است. ضمن آنکه نتایج بدست آمده حاکی از آن دارد که حساسیت جابجایی‌های جبهه‌کار نسبت به تغییرات فشار نگهداری در محیط‌هایی با زوایای اصطکاک داخلی متفاوت، چسبندگی متفاوت و یا در عمق‌های مختلف حفاری تقریبا یکسان است. به این معنی که در صورت افزایش یا کاهش فشار به مقدار مشخص، میزان تغییر جابجایی‌ها در دو محیط به هم نزدیک خواهند بود. در حالی که این موضوع در مورد محیط‌هایی با مدول تغییر شکل پذیری مختلف صدق نمی‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of face support pressure on tunnel face displacement and surface settlement in EPB tunneling method

نویسندگان [English]

  • I Kheirandish
  • M Farough hoseini
  • A.R Talebi nejad
tehran university
چکیده [English]

Determining an appropriate range of face support pressure is an important parameter in mechanized tunneling in urban areas, to preventing face instability, providing the necessary conditions for advancing through controlling settlements. There are many studies using numerical methods to determine the effects of applying various face pressures on the surface deformation. Most of them are for a specified case and also generally expressing that  increasing the pressure causes reduction in the amount of surface settlement.
In this article the effect of applying various face pressures on the tunnel face displacement and surface settlement has been studied.  three-dimensional numerical models using finite difference method and Sensitivity analysis on excavation depth and environment parameters were performed. It was observed that in all cases, increasing pressure causes a significant reduction in the amount of surface settlement at the beginning of the session, Then the amount of the impact is low and finally, by using higher pressures, in addition to creating a heave in the front, the amount of settlement will increase. In larger depths and smaller angles of internal friction, the settlement increasing sensitivity to increasing face support pressure in a specific amount, is higher. Also it can be said that face displacement sensitivity to face support pressure in the environments with different angles of internal friction, different cohesions or in different excavation depths are relatively identical. It means that by increasing the face pressure in a specified value, the amount of movements in two conditions will be close. While this is not true in the case of environments with different deformability modules.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shield tunneling
  • Earth Pressure Balance shield
  • Finite difference method
  • Face support pressure
  • Settlement
  • tunnel face displacement