تحليل پايداري جبهه تونل در مسير خط 2 متروي كرج

Face Stability Analysis of Tunnel (A case study: Karaj Subway Line 2 )

تونل‌زني در شرايط زمين‌شناسي و ژيوتكنيكي پيچيده مخصوصاً در نواحي شهري اغلب اجتناب‌ناپذير است. آناليز پايداري و تعيين ميزان نشست سطحي زمين در پروژ‌ه واقعي تونل‌زني سپري اهميت خاصي دارند. هدف از اين تحقيق تعيين فشاري است كه از ريزش جبهه تونل يك تونل سطحي حفر شده به‌وسيله TBM متعادل كنننده فشار زمين (EPB) جلوگيري مي‌كند. در اين پژوهش به‌منظور بررسي تاثير فشار جبهه كار بر رفتار تونل، از روش‌هاي تحليلي و مدل سازي عددي سه بعدي با نرم‌افزار ABAQUS استفاده شده است تا ميزان فشار موثر بر رفتار جبهه تونل تخمين زده شود. پارامتر مذكور با استفاده از داده هاي مربوط به خط 2 متروي كرج محاسبه شده است. روش تحليلي استفاده شده در اين تحقيق عبارت است از: روش لكا- دورميو (مرز بالايي) كه بر پايه آناليز حدي تنش استوار است و بر اساس مكانيسم شكست چند بلوكي انتقالي انجام شده است. هم‌چنين در مدل‌سازي عدديِ از مدل رفتاري موهر-كولمب استفاده شده، سپس نتايج حاصل از روش‌هاي تحليلي و مدل‌سازي عددي مقايسه شده است. برطبق يافته‌هاي حاصل از اين تحقيق، فشار به‌دست آمده از روش تحليلي لكا- دورميو، حداقل فشاري است كه مي‌توان بر جبهه تونل اعمال كرد. هم‌چنين تحليل نشان مي‌دهد كه با اعمال فشار به‌دست آمده از روش تحليلي، جبهه تونل متروي كرج به احتمال زياد پايدار مي‌ماند و اجراي روش‌هاي پيش تحكيمي در اين مقطع تونل لازم و ضروري به‌نظر نمي‌رسد.

Tunneling in complex geological and geotecnical conditions is often inevitable, especially in urban areas. The stability analysis and the assessment of ground surface settlement of a shield tunneling are of major importance in real shield tunneling projects. The objective of this research is to determine the collapse pressure of a shallow circular tunnel driven by a Tunnel Boring Machine (TBM) of the Earth Pressure Balance (EPB) type. In this study, analytical methods and three-dimensional numerical modeling with ABAQUS software were implemented to examine the effect of face pressure on the behavior of tunnel. The parameters were calculated using data from Karaj subway-line 2 in a case study. The analytical method used in this study is: Leca-Dormiex which is based on limit analysis stress. The method is based on a translational multiblock failure mechanism. Also, elastic and Mohr-Colomb constitutive model have been used for soil behavior. The results of analytical method and numerical modeling were then compared. According to the findings of this study, face pressure assessed from the analytical method of Leca-Dormiex (upper bound) is the minimum pressure that can be implemented on the face tunnel. Also, analysis shows that with implemention of suggested pressure of analytical method, Karaj subway face tunnel is most probably stable and consequently execution of pre-consolidation methods in this section of the tunnel does not seem to be necessary