تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری تونل امیرکبیر به روش عددی المان محدود

افزایش جمعیت کلان‌شهرها و نیاز به توسعه شبکه‌های ارتباطی زیرزمینی سبب گسترش روزافزون پروژه‌های تونل‌سازی در سطح شهرها شده است. کلان‌شهر تهران نیز با حجم ترافیک سنگین به ویژه در محدوده بازار روبه‌رو است. برای حل معضل ترافیک در این محدوده، تونل زیرگذر امیرکبیر از بزرگراه امام علی (ع) تا سه راه امین حفاری شده است. با توجه به عمق کم تونل و وجود سازه‌های سطحی متعدد در مسیر تونل، تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری مناسب برای جلوگیری از آسیب به شهروندان، ساختمان‌های موجود و تاسیسات زیرزمینی محدوده تونل حائز اهمیت است. در واقع تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری تونل‌ها به ویژه در مناطق کم عمق شهری یکی از پارامترهای مهم طراحی موفق محسوب می‌شود؛ به طوری که هر گونه ناپایداری در سیستم نگهداری تونل‌های شهری منجر به خسارات جبران‌ناپذیری در محدوده اطراف تونل می‌شود. در این تحقیق قطعه t3 تونل زیرگذر امیرکبیر تهران به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. فرآیند مدلسازی به روش عددی المان محدود و با استفاده از نرم‌افزارplaxis به صورت سه بعدی انجام شده است. گام‌های حفاری مطابق روش جدید تونل‌سازی اتریشی (ناتم) و مدل رفتاری به صورت خاک سخت‌شونده مدل‌سازی شده است. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق، تنش‌های موثر افقی و قائم به ترتیب 51/13 و 34/65 کیلوپاسکال به دست آمده است. همچنین حداکثر ممان خمشی در راستای xx و yy به ترتیب حدود 460 و 540 کیلونیوتن-متر بر متر به دست آمده است. بر اساس این نتایج سیستم نگهداری شامل لتیس گیردر و شاتکریت به ضخامت 30 سانتی‌متر در هر گام حفاری به همراه نصب ستون میانی گالری مرکزی تونل با ضخامت 80 سانتی‌متر پیشنهاد می‌شود. حداکثر میزان جابه‌جایی‌های افقی و قائم پس از نصب این سیستم نگهداری به ترتیب حدود 11 و 38 میلی‌متر به دست آمده است. به این ترتیب می توان با نصب به موقع سیستم نگهداری پیشنهاد شده، پایداری این تونل را با ضریب اطمینان مناسب تضمین کرد.