معادلات تجربي جديد براي تخمين نشست سطحي زمين در اثر حفر تونل ‌هاي دايره‌اي در خاك‌ هاي چسبنده با الگوريتم برنامه‌ريزي بيان ژن

هدف مقاله حاضر تخمين نشست سطحي زمين ناشي از حفر تونل دايره‌اي شكل در خاك‌هاي چسبنده با در نظر گرفتن عدم قطعيت‌هاي پارامترهاي هندسي و ژئوتكنيكي مي‌باشد. بدين منظور پس از شبيه‌سازي عددي تونل برمبناي روش تفاضل محدود دوبعدي در نرم‌افزار FLAC2D، پروفيل‌هاي نشست سطحي زمين با استفاده از تحليل رگرسيون (رابطه گاوسي) تعيين شد. تاثير تغييرات پارامتريك پارامترهاي هندسي و ژئوتكنيكي برمبناي نسبت‌هاي بدون بعد عمق به قطر تونل (C/D)، مقاومت خاك (γD/Su) و مدول الاستيسيته به مقاومت برشي زهكشي‌نشده يا سختي خاك (E/Su) بر نشست سطحي زمين مطالعه گرديد. نتايج نشان داد كه با افزايش C/D (افزايش سربار موجود در بالاي تونل)، نشست سطحي افزايش مي‌يابد. با افزايش γD/Su (ضعيف‌تر شدن خاك)، نشست در يك C/D و E/Su ثابت در حال افزايش است. نرخ افزايش نشست در نسبت‌هاي γD/Su بيشتر با شدت مضاعفي نسبت به افزايش C/D رخ مي‌دهد. اين موضوع بيانگر تاثير بيشتر پارامترهاي ژئوتكنيكي خاك اطراف تونل بر نشست در مقايسه با پارامترهاي هندسي است. بين تغييرات E/Su و نشست رابطه عكس برقرار است و با افزايش E/Su (سخت‌تر شدن خاك)، مقادير نشست كاهش مي‌يابد. در ادامه با استفاده از الگوريتم برنامه‌ريزي بيان ژن (GEP) و تشكيل يك پايگاه داده مشتمل بر 1000 مدلسازي مختلف برحسب تركيبي از تغييرات C/D، γD/Su به‌ازاي E/Suهاي ثابت (ورودي‌هاي مدل) و نتايج Smax/H (خروجي مدل)، دو معادله تجربي جديد به‌عنوان مدل‌هاي تجربي بهينه براي تخمين نشست سطحي نرمالايزشده زمين پيشنهاد شد. نتايج اين اين مطالعه مؤيد اين است كه به‌جاي اندازه‌گيري زمان‌بر و شرايط پيچيده نشست سطحي زمين در اثر حفر تونل در مقياس واقعي، مي‌توان از محاسبات نرم براي پيش‌بيني سريع‌تر و اقتصادي‌تر چنين ويژگي‌هايي در حفاري تونل بهره برد.