Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering (Sep 2024)
مدل‌سازی عددی بررسی رفتار تونل کم‌عمق در زمین‌های ماسه‌ای تحکیم نیافته با مدل رفتاری هایپوپلاستیک
Abstract
پیش‌بینی درست رفتار زمین حین حفاری تونل نسبت به آنچه در واقعیت اتفاق خواهد افتاد، یک امر بسیار پر چالش، به‌ویژه در تونل‌های شهری است. از طرفی هرقدر این پیش‌بینی سریع و بدون نیاز به صرف هزینه بیشتر باشد به‌مراتب باارزش‌تر خواهد بود. در مطالعه حاضر سعی شده است که کارایی مدل رفتاری هایپوپلاستیک برای پیش‌بینی نتایج حاصل از مدل‌سازی فیزیکی در آزمایشگاه موردبررسی قرار گیرد. برای این منظور، در این تحقیق رفتار محیط اطراف یک تونل در حال حفر در محیط ماسه‌ای با استفاده از مدل رفتاری هایپوپلاستیک شبیه سازی شده و خصوصیات مقاومتی خاک موردمطالعه بر اساس نتایج آزمایش سه محوره صحت سنجی شده است. هم‌زمان با شبیه‌سازی فرایند حفر تونل، مقادیر نشست سطح زمین و تغییرات تنش در خاک بالای تونل، به ازای مقادیر مختلف چگالی خاک و عمق تونل، اندازه‌گیری شده و نتایج با مدل‌سازی فیزیکی و روش تحلیلی مقایسه شد. نتایج این تحقیق مطابقت خوبی با نتایج مدل‌سازی فیزیکی و تئوری نشان می‌دهد. بر اساس نتایج این تحقیق، مدل رفتاری هایپوپلاستیک قابلیت پیش‌بینی رفتار خاک‌های دانه‌ای سست را دارد. همگرایی تونل منجر به آشفتگی میدان تنش اطراف تونل شده و بر اثر پدیده قوس زدگی خاک در اطراف تونل، توزیع تنش از حالت خطی خارج می‌شود. در شرایط یکسان، اگرچه با افزایش عمق تونل زون گسیخته بالای تونل گسترش می‌یابد، نشست سطح زمین کاهش پیدا می‌کند.
Keywords
