مدل‌سازی هیدرومکانیک نشست تونل در محیط‌های شهری مطالعه موردی تونل مترو خط7 تهران

Abstract

افزایش جمعیت و توسعه شهرها، نقش تونل­ به‌عنوان راه‌حلی مناسب جهت رفع نیازهای مختلف، بخصوص حمل‌ونقل و کاهش ترافیک سطح شهرها را برجسته­تر می­کند. کنترل و تخمین نشست یکی از مهم‌ترین چالش­های حفر تونل در این مناطق است. به دلیل پیچیدگی­های موجود در بررسی همه‌جانبه کنترل و تخمین نشست، اغلب این بررسی­ها با ساده­سازی­های بسیاری همچون چشم­پوشی از تغییرات سطح آب زیرزمینی، عدم در نظر گرفتن پدیده­های توأمان و ... همراه بوده است که تأثیر بسیار محسوسی بر نتایج حاصل از این بررسی­ها داشته است. در زمان حفر تونل، فضای ایجادشده به‌عنوان یک کانال زهکشی عمل می­کند. آب موجود در محیط به درون فضای حفرشده وارد می­شود که این امر خود موجب تغییر در شرایط هیدرولیکی منطقه می­شود. این تغییر در شرایط هیدرولیکی، بر ویژگی­های مکانیکی محیط نیز اثر گذاشته و درنتیجه آن، امکان بروز جابجایی­های جداره تونل بیشتر می­شود. در این پژوهش، با توجه به این‌که 60 درصد از مسیر خط هفت متروی تهران زیر سطح ایستابی و مسیر حفاری تونل غالباً از مناطقی با بافت فرسوده عبور می­کند کنترل نشست از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. ازاین‌رو، با استفاده از نرم­افزار FLAC3D تغییر شکل­های به‌دست‌آمده در دو حالت توأمان (معادلات مکانیکی و هیدرولیکی به‌صورت هم‌زمان حل می­شوند) و غیر توأمان (معادلات مکانیکی و هیدرولیکی به‌صورت ترتیبی و جداگانه حل می­شوند) مدل‌سازی و با داده­های ابزار دقیق مقایسه می­شود. با توجه به نتایج، مدل‌سازی در حالت توأمان مطابقت بالاتری را از خود نشان می­دهد. همچنین تغییر شکل­های اطراف فضای حفاری به‌شدت، به شرایط زهکشی، سطح آب زیرزمینی، وضعیت تنش‌های برجا منطقه و زمان وابسته است.

Keywords

• اندرکنش هیدرومکانیک
• محیط متخلخل
• محیط اشباع
• نشست تونل
• فشار منفذی
• روش‌های عددی
• flac3d