تأثیر فشار نگهداری جبهه کار در حفر تونل به روش epb بر تغییر شکل های سطحی و جبهه کار

از مهمترین پارامترها درحفاری تونل با ماشین­های سپریِ بسته، مانند سپرهای فشار تعادلی زمین، تعیین بازه­ی مناسبی از فشار جهت نگهداری جبهه­کار تونل است، به این علت که جلوگیری از ناپایداری جبهه کار تونل هم از نظر ایجاد شرایط لازم برای برش و پیشروی و هم از نظر کنترل جابجایی­ها در سطح زمین حایز اهمیت است. مطالعات زیادی با استفاده از روش­های عددی برای تعیین اثرات بکارگیری فشارهای مختلف بر تغییر شکل­های سطحی صورت گرفته است. هر یک از مطالعات صورت گرفته در زمینه­ی بررسی اثر فشار نگهداری جبهه­کار بر تغییر­شکل­های سطحی، برای یک شرایط خاص بوده و بازه­ی بسیار محدودی از فشارهای مختلف را پوشش می­دهند. همین­طور اکثر مطالعات ذکر شده، حکایت از کاهش تغییر شکل­های سطحی در اثر بکارگیری فشارهای نگهداریِ بزرگتر دارند. در این مقاله به بررسی میزان تأثیر فشار نگهداری بر میزان نشست و جابجایی­های جبهه کار در شرایط مختلف پرداخته شد. با استفاده از مدل­سازی­های عددیِ سه بعدی به روش تفاضل محدود و با انجام آنالیز حساسیت نسبت به پارامترهای محیط حفاری و حفاری در اعماق مختلف، مشاهده شد که در همه­ی حالات، افزایش فشار نگهداری در ابتدا باعث کاهش قابل توجه در میزان نشست­ها شده ، پس از آن در بازه­ای محدود، میزان این تأثیر کم و در نهایت با بکارگیری فشارهای بالاتر، علاوه بر ایجاد بالازدگی در جلوی جبهه­کار، میزان نشست افزایش پیدا خواهد کرد، با این توضیح که در اعماق بیشتر و زوایای اصطکاک داخلی پایین­ترِ محیط، حساسیت افزایش نشست نسبت به افزایش فشار نگهداری،  بیشتر است. ضمن آنکه نتایج بدست آمده حاکی از آن دارد که حساسیت جابجایی­های جبهه­کار نسبت به تغییرات فشار نگهداری در محیط­هایی با زوایای اصطکاک داخلی متفاوت، چسبندگی متفاوت و یا در عمق­های مختلف حفاری تقریبا یکسان است. به این معنی که در صورت افزایش یا کاهش فشار به مقدار مشخص، میزان تغییر جابجایی­ها در دو محیط به هم نزدیک خواهند بود. در حالی که این موضوع در مورد محیط­هایی با مدول تغییر شکل پذیری مختلف صدق نمی­کند.