اثر پارامترهای عملیاتی مؤثر بر نشست سطح زمین در حفاری با دستگاه تعادلی فشار زمین EPBM (مطالعه موردی؛ تونل توسعه جنوبی خط 6 متروی تهران)

Abstract

در مطالعه حاضر اثر برخی از مهمترین پارامترهای عملیاتی دستگاه تعادلی فشار زمین (EPBM) در زمان حفاری تونل بر میزان تغییرشکل و نشست سطح زمین مورد بررسی قرار گرفته است. اساس این تحقیق، به صورت مدلسازی عددی به روش تفاضل محدود (FDM) و با استفاده از نرم‌افزار FLAC3D است. مدل عددی ابتدا بر اساس شرایط هندسی و مشخصات فیزیکی و مکانیکی تونل خط 6 متروی تهران در بخش توسعه جنوبی (کیلومتراژ 600+02) ساخته شده و سپس بر پایه روش "تونل نامرئی" کالیبره و صحت‌سنجی شده است. از اینرو، در قالب تحلیل‌های پارامتریکی، اثر تنش ژئواستاتیکی در سینه‌کار تونل و فضای اطراف سپر (آنالوس) و نیز فشار تزریق گروت/ملات در پشت سگمنت بر میزان نشست سطح زمین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش میزان فشار مرزی معادل (از kPa508 تا kPa 335) بر روی سینه کار و فضای آنالوس، تغییر زیادی در افزایش میزان نشست (از بازه 18/1 تا 48/1 میلیمتر) مشاهده نمی‌شود. همچنین نتایج حاصل از تحلیل پارامتریکی فشار گروت نشان داد که اعمال فشار گروت معادل با تنش ژئواستاتیکی قائم ( kPa335) نسبت به تنش ژئواستاتیکی افقی ( kPa357) در سینه کار تونل، اثر بیشتری در کنترل نشست سطح زمین دارد (به‌ترتیب 45/1 و 20/1 میلیمتر). ضریب فشار جانبی زمین کمتر از یک (K_0<1)، منجر به تخمین کمتر مقدار تنش ژئواستاتیکی افقی نسبت به تنش ژئواستاتیکی قائم شده است و در نتیجه اثرگذاری کمتر آن در کنترل میزان نشست سطح زمین مشاهده می‌شود. افزایش فشار گروت نسبت به تنش ژئواستاتیکی قائم منجر به کاهش قابل توجه نشست سطح زمین می‌گردد، اما افزایش بیش از اندازه این مقدار می‌تواند منجر به تغییرشکل و جابجایی‌های روبه بالا به صورت بالاآمدگی زمین در فاصله عرضی بیش از 20 متر (حدود 2 برابر قطر تونل) از محور تونل گردد.