مدل‌سازي فيزيكي تونل كم عمق در خاك دانه‌اي سست با سطح زمين شيب‌دار

پيش بيني جابه‏جايي هاي سطحي و زيرسطحي در عمليات حفاري فضاهاي زيرزميني يك امر حياتي در راستاي ايمني و برنامه‏ريزي حوادث احتمالي است. مدلسازي فيزيكي بدليل انجام مدلسازي در يك محيط واقعي و همچنين با استفاده از مواد طبيعي نقش بسيار مهمي در اين زمينه بخصوص در زمين هاي نرم ايفا كرده است. اين پژوهش نتايج يك سري مدلسازي فيزيكي حفرتمام مقطع تونل در اعماق كم خاكهاي ماسه اي، در شرايط شيبدار بودن سطح زمين، را ارائه ميكند. استفاده از صفحات شفاف در ساخت محفظه‏ي اين مدل اجازه‏ي عكسبرداري از جابجايي هاي خاك در هنگام حفر تونل را ميسر كرده است. با توجه به اين امكان، از آناليز تصويري به منظور ثبت جابجايي هاي خاك و نشست سطح زمين استفاده شده است. نتايج آزمايش ها در اين پژوهش حاكي از آن است كه در صورت شيبدار بودن سطح زمين بالاي تونل، منحني نشست سطح نامتقارن بوده و سطح شكست ايجاد شده در بالادست شيب به صورت دوخطي با زاويه شيب‌هاي متفاوت ظاهر مي شود. گرچه حتي با وجود سطح شيبدار حداكثر نشست سطح در راستاي تاج تونل اتفاق مي‌افتد، اما در عمق يكسان تونل، مقدار نشست براي سطح زمين شيبدار حدود 25 درصد بيشتر از حالت سطح زمين افقي است. براساس كنتورهاي جابجايي، محدوده تخريب شده در اطراف تونل به دو ناحيه نزديك تونل و ناحيه نزديك به سطح زمين تقسيم بندي شد. در ناحيه نزديك تونل، شيب ديواره مرز تخريب در بالادست شيرواني حدود 10 درجه كمتر از ديواره مرز تخريب در پايين دست شيرواني بوده كه نشان از گستردگي بيشتر محدوده تخريب به سمت بالادست شيرواني دارد. در ناحيه نزديك به سطح زمين، شيب ديواره مرز تخريب مستقل از عمق تونل بوده و در همه مدل‌ها مقدار ثابت 54 درجه را نشان مي‌دهد.