بررسی اثر سیستم پیش نگهداری (فورپولینگ) بر کنترل نشست سطح زمین ناشی از حفاری تونل های کم عمق شهری تحت بارگذاری ترافیک ریلی

این مطالعه بر اساس مدل‌سازی­های دوبعدی (2D) و سه‌بعدی (3D) مراحل مختلف حفاری تونل زیرگذر ضربعلی­زاده- مداح تحت بار ترافیک ریلی جهت ارزیابی تغییر شکل و نشست سطح زمین به کمک نرم‌افزار المان محدود پلکسیس (PLAXIS) انجام گرفته است. نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی دوبعدی معرف شرایط پایدار تونل به‌واسطه ظرفیت قابل قبول سیستم­های نگهداری (اصلی و موقت) طراحی‌شده در بخش‌های مختلف تونل (دیواره­های اصلی، میانی و کف بند) در برابر بارهای ترکیبی مختلف است. همچنین بر اساس آنالیز حساسیت انجام‌شده در مدل‌سازی دوبعدی، مقاومت چسبندگی و مدول الاستیسیته از پارامترهای المان معادل سیستم فورپولینگ استفاده‌شده در اطراف تونل به‌عنوان سیستم پیش نگهداری، به ترتیب بیشترین تأثیر در کنترل نشست سطح زمین دارند. علی‌رغم وضعیت پایدار تونل، مقدار نشست سطحی به‌دست‌آمده از مدل‌سازی عددی دوبعدی (44 میلی‌متر) بزرگ‌تر از حداکثر مقدار نشست مجاز تونل (43 میلی‌متر) بوده است و نیز معرف تغییر شکل نسبتاً زیاد سطح زمین در مقایسه با داده­های ثبت‌شده توسط ابزار دقیق (30 میلی‌متر) در حین حفاری و اجرای تونل دارد. به‌منظور بررسی دقیق‌تر اثر فورپولینگ بر کنترل نشست سطحی، مدل‌سازی سه‌بعدی مراحل حفاری با لحاظ نمودن پروفیل تغییر شکل طولی (Longitudinal Deformation Profile) (LDP) سینه­کار تونل انجام گرفت. نتایج حاصل معرف مجاز بودن حداکثر مقدار نشست سطحی به‌دست‌آمده از مدل‌سازی سه‌بعدی (32 میلی‌متر) بوده و همچنین از تطابق بسیار خوبی با داده­های ابزار دقیق (30 میلی‌متر) برخوردار است. با توجه به اینکه در مدل‌سازی سه‌بعدی مقدار ترخیص یا رهاسازی تنش در مراحل مختلف حفاری بر اساس پروفیل تغییر شکل طولی سینه­کار در نظر گرفته می­شود، ازاین‌رو مقادیر ترخیص تنش لحاظ شده در مدل‌سازی سه‌بعدی نسبت به مدل‌سازی دوبعدی که بر اساس روابط تجربی لحاظ می­شوند، به شرایط واقعی زمین در زمان اجرای تونل نزدیک‌تر و دقیق‌تر می­باشند.