مطالعه عددی پارامتریک تاثیر وجود سازه سطحی بر نشست‏های ناشی از حفاری تونل

استفاده از سیستم حمل و نقل زیرزمینی مترو یکی از ضروریات توسعه شهری است. حفاری تونل مترو در محیط های شهری معمولاً با استفاده از دستگاه tbmepb صورت می گیرد و نشست‏های سطحی ناشی از آن می تواند برای سازه های سطحی و زیرساخت های شهری خطرناک باشد. در این مطالعه، تاثیر وجود سازه سطحی بر نشست‏های سطحی ناشی از حفاری تونل مترو بررسی شده است. این بررسی شامل مقاطعی از متروی مادرید و سه مقطع فرضی یک لایه بوده و سه پارامتر جنس خاک، تعداد طبقات سازه سطحی و نسبت روباره به قطر تونل ( ) به عنوان متغیر فرض گردیده است. بدین منظور، سه نوع خاک (ماسه آهکی، رس قهوه ای و رس پلاستیک آبی)، تعداد طبقات برای سازه سطحی (3، 5 و 10) و سه نسبت  (1، 5/1 و 2) انتخاب شده است. در مدل‏سازی های دوبعدی حفاری تونل از روش کنترل افت حجم و مدل رفتاری موهرکولمب برای خاک استفاده گردیده است. بر اساس نتایج حاصل، وجود سازه سطحی و تاثیر سختی ناشی از آن، همواره نشست‏های ناشی از حفاری تونل را کاهش داده است. البته میزان کاهش نشست‏ها بسته به نوع خاک، تعداد طبقات سازه سطحی و نسبت  تونل متفاوت بوده و با تعویض جنس خاک، میزان تاثیرگذاری دو پارامتر دیگر تغییرات محسوسی داشته است.

A Numerical Parametric Study on the Effects of Surface Structure on Tunneling-Induced Settlements

The need for development of an urban underground transport network is increasing in modern cities. Nowadays, to excavate metro tunnels in urban areas, earth pressure balancedtunnel boring machine (TBMEPB) is widely employed. Nevertheless, inevitable ground movements in the surroundings of the tunnel could still be dangerous for surface structures and urban infrastructures. In this study, the effect of surface structure on tunnelinginduced surface settlements was investigated. This study consisted of some sections of Madrid metro project and three hypothetical monolayer sections, and the three assumed variables were soil type, number of surface structure stories, and surface loading to tunnel diameter ratio (C/D). Three types of soil (calcareous sand, brown clay and blue plastic clay), three number of stories for surface structure (3, 5 and 10) and three C/D ratios (1, 1.5 and 2) were chosen for the parametric study. The volume loss control method and MohrColumb model for soil were used in the twodimensional modeling of TBM tunneling. Results indicated that the existence of surface structures and their stiffness effect have always decreased tunnelinginduced settlements. However, the intensity of this settlement reduction varied with soil type, number of surface structure stories and C/D ratio, and by changing the soil type, the effectiveness of the other two parameters varied sensibly.