تحليل عددي تونل‌هاي بزرگ مقطع در محيط‌هاي سست خاكي (مطالعه موردي)

Determination of tunel advance step in loose soil mediums (Case study)

ازجمله مسائل مهم در طراحي و اجراي تونل‌ها در زمين‌هايي با مشخصات ژئومكانيكي پايين، تنش‌زدائي و گسترش بيش‌ازحد ناحيه پلاستيك در بخش فوقاني فضاي حفاري‌شده است كه ممكن است موجب ريزش شده و قسمت حفاري‌شده را پركند. ازاين‌رو تعيين ميزان پيشروي، زمان اجراي حفاري و نصب پوشش اوليه مناسب ازجمله موارد مهم در طراحي اين قبيل سازه‌ها است. در عمليات تونل سازي به روش مرحله‌اي تاج و پله، گسترش ناحيه پلاستيك علاوه بر خصوصيات ژئومكانيكي به شكل و نحوه اجراي عمليات وابسته است. بر اين اساس، گام حفاري تاج و كف تأثير بسزايي در پايداري تونل دارند. براي محاسبه‌ي پارامتر گام حفاري مي‌توان از روش‌هاي عددي و تجربي بهره برد. امروزه روش‌هاي عددي براي مسائل تحليل پايداري تونل‌ها بخصوص روش‌هاي عددي سه‌بعدي براي مدل‌سازي حركات جلو و اطراف سينه كار تونل، نتايج دقيق‌تري ارائه مي‌نمايند. در اين مقاله با استفاده از منحني واكنش زمين و پروفيل جابجايي طولي با رويكرد مدل‌سازي عددي توسط نرم‌افزار PLAXIS به تعيين گام پيشروي مجاز كه در آن پايداري فضاي حفاري جهت نصب پوشش اوليه فراهم گردد، پرداخته‌شده است. مورد مطالعاتي كه در اين تحقيق موردبررسي قرارگرفته، تونل خط 7 متروي تهران است كه با تحليل عددي انجام‌شده ، جهت جلوگيري از ناپايداري و كاهش فشار بر سيستم نگهداري، گام مناسب براي حفاري معادل 5/1 متر به دست آمد.

State of stress release and extension of the plastic zone on top of tunnels roof is one of the most important issues in rock and soil with weak geomechanical characteristics. Therefore, determination of advance rate, time of excavation and support installation should be considered. In the Top-heading and Bench operation of tunneling, in addition to geomechanical properties, the extension of plastic zone depends upon the operation circumstance. According to this, the advance rate of the tunnel head and bottom are very effective on the tunnel stability. In order to determine the advance length parameter, numerical and experimental approaches can be employed. Nowadays, numerical methods for tunnel stability analysis, especially three-dimensional numerical modeling has given more realistic results in simulation of tunnel face. In this paper, the advance length was calculated by applying the Ground Reaction Curve and Longitudinal Deformation Profile with numerical modeling approach using PLAXIS software. The case study in this paper is Tehran Metro Line 7 tunnel. The numerical analysis has been done to prevent the instability and reduce the pressure on the system, finally, a suitable step for excavation equal to 1.5 meters was obtained.