انتخاب روش حفاری بهینه تونل تک در خاک (مطالعه موردی خط 3 قطار شهری اصفهان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

2 استادیار، گروه عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

چکیده

امروزه با پیشرفت فناوری، سهولت نسبی در حفاری و ساخت و سازهای زیرزمینی، توجه بسیاری از کشورها به احداث فضای زیر زمینی معطوف شده است. نیاز به سیستم حمل و نقل زیرزمینی در اکثر شهرهای بزرگ جهان به ویژه برای جاهایی که با مشکل ترافیک مواجه هستند، کاملا محسوس است. این سیستم نیازمند یک سازه تونل است که در مناطق شهری عمدتا در زمین های سست و در بخش های سطحی احداث می شود و تاثیر آن می‌تواند تا سطح زمین گسترش یابد. انتخاب بهترین روش برای حفاری این تونل‌ها تابعی از خصوصیات خاک، مقطع و موقیعت تونل است که باید به بررسی آنها با توجه به منطقه حفاری پرداخته شود. در این تحقیق موارد ذکر شده برای خط 3 متروی اصفهان در منطقه ایستگاه کشاورزی که قرار است به روش NATM حفاری گردد جهت یافتن بهینه‌ترین حالت حفاری بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که انتخاب الکوی روش حفاری می‌تواند اثرات مهمی بر روی نشست، تغییر شکل مقطع تونل و جابجایی افقی در سطح زمین داشته باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، تاثیر شرایط بارگذاری، هندسه استقرار، الگوی حفاری، آرایش متفاوت سازه‌های سطحی، مقدار سربار، ابعاد صفحه اعمال سربار بر روی رفتار تونل بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


-سالنامه آماری استان اصفهان، (1391)، "شرکت مهندسین مشاورین زمین فن­آوران"، گزارش مطالعات نهایی ژئوتکنیک مسیر.
-شرکت مهندسین مشاورین زمین فن­آوران، مهندسین مشاور فربر، (1394)، "بررسی روش­­های مختلف اجرا در طول کل مسیر طرح خط 3 قطار شهری اصفهان"، مهندسین مشاور فربر.
-Anagnostou G Anagnostou, G., (2007), "Continuous Tunnel Excavation in a Poro-Elastoplastic Medium", Proceedings of the 10th International Symposium on Numerical Models in Geomechanics: NUMOG X.,
Rhodes. Taylor & Francis Group. ISSN: 9780415440271, pp. 183-188.
-Broere W., (2016), "Urban underground space: Solving the problems of today’s cities", Tunn Undergr Sp Technol 55, pp.245–248.
doi: 10.1016/j.tust.2015.11.012.
-Burd, H. J., Houlsby, G. T., Augarde, C. E., & Liu G Burd, H. J., Houlsby, G. T., Augarde, C. -E., & Liu, G., (2000), "Modelling Tunnelling-Induced Settlement of Masonry Buildings. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Geotechnical Engineering, Vol. 143, pp. 17-29.
http://www-civil.eng.ox.ac.uk/pe.
-Chakeri H., Hasanpour R., Hindistan MA, Ünver B., (2011), "Analysis of interaction between tunnels in soft ground by 3D numerical modeling", Bull Eng Geol Environ 70, pp. 439–448.
doi: 10.1007/s10064-010-0333-8.
-Chen SL, Gui MW, Yang MC., (2012), "Applicability of the principle of superposition in estimating ground surface settlement of twin- and quadruple-tube tunnels", Tunn Undergr Sp Technol 28:135–149.
doi: 10.1016/j.tust.2011.10.005.
-Chen SL, Lee SC, Gui MW., (2009), "Effects of rock pillar width on the excavation behavior of parallel tunnels", Tunn Undergr Sp Technol 24, pp.148–154.
doi: 10.1016/j.tust.2008.05.006.
-de Farias MM, Moraes ÁH, de Assis AP., (2004), "Displacement control in tunnels excavated by the NATM: 3-D numerical simulations", Tunn Undergr Sp. Technol 19, pp.283–293.
doi: 10.1016/j.tust.2003.11.006.
-Desari, G. R., Rawlings, C. G., & Bolton MD Desari, G. R., Rawlings, C. G., & Bolton, M. D., (1996), "Numerical Modelling of a NATM Tunnel Construction in London Clay", Proceedings of the International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground at London,
pp. 491-496.
-Dimmock PS., Mair RJ., (2008), "Effect of building stiffness on tunnelling-induced ground movement", Tunn Undergr Sp Technol 23, pp.438–450.
doi: 10.1016/j.tust.2007.08.001.
-Gupta S, Liu WF, Degrande G, et al., (2008), "Prediction of vibrations induced by underground railway traffic in Beijing", J Sound Vib 310, pp.608–630.
doi: 10.1016/j.jsv.2007.07.016.
-Jones S, Hussein M, Hunt H., (2010), "Use of PiP to investigate the effect of a free surface on ground vibration due to underground railways", Acoust Aust 38, pp.20–24.
-Karakus M, Ozsan A, Başarir H., (2007), "Finite element analysis for the twin metro tunnel constructed in Ankara Clay", Turkey. Bull Eng Geol Environ 66, pp.71–79.
doi: 10.1007/s10064-006-0056-z.
-Katzenbach, R., & Breth H Katzenbach, R., & Breth, H., (1981), "Nonlinear 3D Analysis for NATM in Frankfurt Clay", Proceedings of the10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering,
pp. 315-318. Rotterdam:Balkema. ISBN: 9061912105.
-Lee, G. T. K., & Ng. CWW Lee, G. T. K., & Ng, C. W. W., (2002), "Three-Dimensional Analysis of Ground Settlements due to Tunnelling: Role of K0 and stiffness Anisotropy", Proceedings of the International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground.
-Li S., Shangguan Z., Cao L., (2015), "Influences of ground loss ratios on internal force characteristics on segments of tunnel linings", Electron J Geotech Eng 20,
pp.4223–4232.
-Li S, Yuan C, Feng X, Li S., (2016), "Mechanical behaviour of a large-span
double-arch tunnel", KSCE J Civ Eng 20, pp.2737–2745.
doi: 10.1007/s12205-016-0456-y.
-Liu HY, Small JC, Carter JP., (2008), "Full 3D modelling for effects of tunnelling on existing support systems in the Sydney region", Tunn Undergr Sp Technol 23, pp.399–420.
doi: 10.1016/j.tust.2007.06.009.
-Mathew G V., Lehane BM, (2013), "Numerical back-analyses of greenfield settlement during tunnel boring", Can Geotech J 50, pp.145–152.
doi: 10.1139/cgj-2011-0358.
-Mirhabibi A, Soroush A., (2012), "Effects of surface buildings on twin tunnelling-induced ground settlements", Tunn Undergr Sp Technol 29, pp.40–51.
doi: 10.1016/j.tust.2011.12.009.
-Möller SC, Vermeer PA., (2008), "On numerical simulation of tunnel installation", Tunn Undergr Sp Technol 23, pp.461–475.
doi: 10.1016/j.tust.2007.08.004.
-National Highway Institute (US), (2010), Parsons, Brinckerhoff, & Quade & Douglas, "Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels civil Elements", AASHTO.
-Ng CWW, Lee KM, Tang DKW., (2004), "Three-dimensional numerical investigations of new Austrian tunnelling method (NATM), twin tunnel interactions, Can Geotech J. 41, pp.523–539.
doi: 10.1139/T04-008.
-Ocak, I., (2008), "Control of surface settlements with umbrella arch method in second stage excavations of Istanbul Metro. Tunn Undergr Sp Technol 23, pp.674–681.
doi: 10.1016/j.tust.2007.12.005.
-Pejić­., (2013), "Design and optimisation of laser scanning for tunnels geometry inspection", Pergamon.
-Sun Y, Xu YS, Shen SL, Sun WJ., (2012), "Field performance of underground structures during shield tunnel construction", Tunn Undergr Sp Technol 28, pp.272–277.
doi: 10.1016/j.tust.2011.11.010.
-Svoboda T, Mašín D, Boháč J., (2010), "Class A predictions of a NATM tunnel in stiff clay", Comput Geotech 37, pp.817–825.
doi: 10.1016/j.compgeo.2010.07.003.
-Tang, D. K. W., Lee, K. M., & Ng CWW Tang, D. K. W., Lee, K. M., & Ng, C. W. W., (2000), "Stress Paths around a 3-D Numerically Simulated NATM Tunnel in Stiff Clay", Proceedings of the International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground at Tokyo, pp. 443-4.
-Vermeer, P. A., Bonnier, P. G., & Maoller SC Vermeer, P. A., Bonnier, P. G., & Maoller, S. C., (2002), "On a Smart Use of 3D-FEM in Tunnelling", Proceedings of the 8th International Symposium on Numerical Models in Geomechanics pp. 361-366. Rotterdam: A. A. Balkema. ISBN: 905809359X.
-Wang HN, Chen XP, Jiang MJ, et al., (2018), "The analytical predictions on displacement and stress around shallow tunnels subjected to surcharge loadings", Tunn Undergr Sp. Technol 71, pp.403–427.
doi: 10.1016/j.tust.2017.09.015.
-Yoo C., Kim S Bin., (2008),
"Three-dimensional numerical investigation of multifaced tunneling in water-bearing soft ground", Can Geotech J 45, pp.1467–1486.
doi: 10.1139/T08-071.