تحلیل زیست محیطی و عددی اثرات تغییرات تراز آب زیرزمینی بر پایداری جبهه حفاری در تونل‌سازی با روشtbm epb : تاثیرات قطر تونل و فشار وارد بر ماشین حفاری

امروزه روش‌های مختلفی جهت حفر تونل در محیط‌های شهری وجود دارد. عواملی چون سطح مقطع تونل، میزان پیشروی، میزان سرمایه مورد نیاز، مدت انجام پروژه و مهم‌تر از همه نوع خاک و سنگ و وضعیت آب زیرزمینی، نقش اساسی در انتخاب روش حفاری در محیط‌های شهری را دارند. بر این اساس، هدف از پژوهش حاضر بررسی عددی میزان تاثیر تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی بر فشار وارد بر جبهه حفاری با تغییر قطر حفاری تونل‌ها می‌باشد. در این مطالعه سه حالت کلی مورد بررسی قرار گرفته است در حالت اول فقط یک تونل اجرا گردیده و تونل ها در نزدیکی پاشنه شمع اجرا گردیده است. در حالت دوم دو تونل اجرا گردیده و موقعیت تونل ها در نزدیکی پاشنه شمع می باشد و در نهایت در حالت سوم هر دو تونل در نزدیکی وسط شمع اجرا گردیده است. به همین منظور در این مطالعه میزان تغییرات نشست در خاک ناشی از اجرای تونل های دوقلو در سه حالت ذکر شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان داد که شدت افزایش بیشینه نشست به میزان قابل توجهی به قطر حفاری وابسته است. به گونه‌ای که در حفاری با قطر 5 متر، بیشینه نشست حدود 11 میلی‌متر است و این مقدار با افزایش 9 درصدی به 12 میلی‌متر در قطر حفاری 7 متر می‌رسد. اگر تونل با قطر 12 متر حفاری شود، بیشینه نشست نسبت به حالت حفاری با قطر 5 متر، حدود 44 درصد افزایش یافته و به 16 میلی‌متر می‌رسد. در تمامی حالت‌های مدل‌سازی، با نزدیک شدن تراز آب زیرزمینی به سطح زمین، بیشینه نشست کاهش می‌یابد. در صورتی که تراز آب زیرزمینی در کف مدل باشد، افزایش قطر حفاری باعث تغییر محل بیشینه نشست در راستای عمق نخواهد شد و این نشست در تاج تونل باقی خواهد ماند. در نهایت، با افزایش قطر حفاری، نیاز به فشار بیشتر برای پایداری جبهه حفاری تونل نیز افزایش می‌یابد. نکته مهمی که در این پژوهش قابل مشاهده است، این است که نشست طولی در فاصله‌ای برابر با مجموع سربار و قطر تونل، از جبهه حفاری به کمتر از یک میلی‌متر می‌رسد و می‌توان نتیجه گرفت که طول ناحیه تحت تاثیر حفاری تونل به سطح تراز آب زیرزمینی و قطر حفاری وابسته نیست.

environmental and numerical analysis of the effects of groundwater level changes on face stability in tunnel construction using the tbm epb method: the impacts of tunnel diameter and pressure on the excavation machine.

nowadays, there are various methods for digging tunnels in urban environments. factors such as the cross section of the tunnel, the amount of progress, the amount of capital required, the duration of the project, and most importantly the type of soil and rock and the condition of the underground water, play a fundamental role in choosing the drilling method in urban environments. based on this, the aim of this research is to numerically investigate the effect of changes in the underground water level on the pressure on the excavation front by changing the diameter of the tunnels. in this study, three general cases have been examined. in the first case, only one tunnel was executed and the tunnels were executed near the heel of the pile. in the second case, two tunnels were executed and the position of the tunnels is near the heel of the pile, and finally, in the third case, both tunnels were executed near the middle of the pile. for this purpose, in this study, the changes in soil settlement due to the implementation of twin tunnels in the three mentioned cases has been investigated. the results of the research showed that the intensity of the maximum settlement increase is significantly dependent on the drilling diameter; in a drilling with a diameter of 5 meters, the maximum settlement is about 11 mm, and this value reaches 12 mm with an increase of 9% in a drilling diameter of 7 meters. if the tunnel is dug with a diameter of 12 meters, the maximum settlement increases by 44% and reaches 16 mm compared to the case of digging with a diameter of 5 meters. in all modeling modes, as the groundwater level approaches the ground surface, the maximum settlement decreases. if the underground water level is at the bottom of the model, increasing the drilling diameter will not change the location of the maximum settlement along the depth, and this settlement will remain at the crown of the tunnel. finally, with the increase of the drilling diameter, the need for more pressure for the stability of the tunnel excavation front also increases. an important point that can be seen in this research is that the longitudinal settlement at a distance equal to the sum of the overhead and the diameter of the tunnel reaches less than one millimeter from the excavation front, and it can be concluded that the length of the area affected by the tunnel excavation reaches the level of the underground water level. and the drilling diameter is not dependent.