مطالعه عددی تاثیر دیوار دیافراگمی در کاهش نشست‌های ناشی از تونل‌سازی مکانیزه

جابه‌جایی ‌های ناشی از حفاری تونل در سطح و عمق زمین در صورت عدم کنترل می‌ تواند برای سازه ‌های سطحی و زیرساخت ‌های شهری خطرآفرین باشد. از این رو، در هنگام تونل ‌سازی در محیط شهری از روش‌ های متنوعی برای کاهش نشست ‌ها استفاده می‌ شود. یکی از این روش‌ ها، استفاده از دیوار دیافراگمی است. در این مطالعه تاثیر استفاده از دیوار دیافراگمی در کاهش جابه‌جایی‌ های ناشی از حفاری تونل متروی مادرید با حضور لایه ضخیم خاک دستی بررسی گردیده است. برای این منظور حفاری مکانیزه تونل متروی مادرید به صورت گام به گام و سه بعدی در نرم‌ افزار المان محدود آباکوس مدل‌ سازی گردیده است. در این مدل ‌سازی ‌ها مولفه‌ های مختلف tbm یعنی فشار اعمالی به جبهه کار، تزریق دوغاب در پشت سگمنت‌ ها، اضافه حفاری ناشی از اختلاف قطر کله حفار و سپر در نظر گرفته شده است. دیوار دیافراگمی نیز به صورت سه بعدی مدل ‌سازی گردیده است. پارامترهای متغیر این مطالعه مدول الاستیسته دیوار، طول دیوار، زبری بین دیوار و خاک، فاصله دیوار از محور تونل و دانسیته دیوار است. نتایج مطالعه نشان می‌ دهد در بین پارامترهای مختلف تاثیرگذار، مدول الاستیسیته دیوار و فاصله آن از محور تونل بیش ترین تاثیر را در کنترل نشست‌ های قائم و جابه‌جایی ‌های افقی ناشی از حفاری تونل داشته است. هم چنین دیوار با فاصله0/7d از محور تونل و طول نفوذ 0/5d یا c+1d می‌ تواند دیوار دیافراگمی ‌بهینه در این پروژه باشد.

Numerical Study of using Diaphragm Wall to Mitigate Mechanized Tunneling Induced Settlements

Tunnelinginduced displacements could be dangerous for surface structures and urban infrastructure, if not controlled. Accordingly, different techniques are carried out to mitigate tunnelinginduced displacements. In this regard, using a diaphragm wall is a practical technique. In this study, the effect of using a diaphragm wall for mitigating the Madrid metro tunnelinginduced displacements was investigated. Despite mechanized tunneling of the Madrid metro extension, there is considerable settlement due to a thick layer of made soil ground. In this regard, TBMEPB tunneling of the Madrid metro tunnel has been modeled step by step and threedimensional in the finite element code of ABAQUS. The main construction aspects of a TBM are modeled, such as the face pressure, the injection of grout behind the segments, the overcut produced by the gap between the diameters of the cutterhead and the shield. The diaphragm wall is also modeled threedimensional. For the parametric study, the elastic modulus of the wall, length of the wall, friction between the wall and soil, the distance of the wall from the tunnel axis and density of the wall are assumed to be variable. The results show the elastic modulus of the wall and the distance of the wall from the tunnel axis are the most effective parameters in mitigating the tunneling induced surface settlements and horizontal displacements. In the distance of 0.7D between the wall and tunnel axis, a wall of 0.5D or C+1D length could be the optimum option to mitigate the settlements.