مدل سازی عددی نشست سطحی زمین در اثر حفر تونل های مترو شهری و مطالعه موردی خط دو متروی شهری کرج

این نوشتار باهدف بررسی تأثیر حفر تونل های مترو بر وضعیت سطحی زمین تعریف شده است. به این منظور ضمن بیان تاریخچه احداث مترو در جهان، روش ها متدهای مختلف حفاری تونل های متروی شهری مانند روش natm و tbm موردبررسی قرار گرفت. حفاری متروی شهری کرج به روش natm انجام می شود. تاریخچه مطالعات پیش بینی نشست سطحی زمین و روابط تجربی و تحلیلی، مانند رابطه پک که برمبنای تشابه پروفیل نشست و توزیع گوسی است، مطرح شد. روش های مختلف پیش بینی نشست سطحی زمین در اثر حفر تونل مترو مانند روش های عددی موردبررسی قرار گرفتند. با جمع بندی خصوصیات لایه های خاک در مسیر حفاری مترو و کلیات سازند کرج و مشخصات ساختگاه پروژه هشت تیپ خاک به عنوان خاک های اصلی تشکیل دهنده مقاطع معرفی شدند. در ادامه آنالیز حساسیت مدل نشست نسبت به پارامترهای هندسی و مکانیکی خاک بررسی شد و شدت اثر پارامترهایی نظیر مدول یانگ معین شد. پارامترهای مدول الاستیسیته، چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، دانسیته خاک و ضخامت لایه زیر تونل با نشست نسبت معکوس و ضریب پواسن، قطر مقطع تونل، تراز ایستایی آب زیرزمینی با نشست رابطه مستقیم دارند. برای کنترل مبانی مدل سازی عددی در تخمین درست نشست، چند مقطع نمونه از مسیر حفاری انتخاب شده و توسط نرم افزار پلاکسیس دوبعدی و سه بعدی مدل سازی شدند و نتایج آن با نرم افزار ground loss که مبتنی بر روابط تجربی و تحلیلی است، مقایسه شد. سپس مجموع این نتایج با مقادیر ابزار دقیق مقایسه و میزان دقت هر روش موردبحث قرار گرفت و دقت خوب نتایج مدل های پلاکسیس مورد تائید قرار گرفت. همچنین به مساله نشست مجاز سطحی زمین در اثر حفر تونل های مترو با توجه به پارامتر کج شدگی سازه ها ولوله های شریان های حیاتی شهر مثل آب و گاز اشاره شده و یک مقطع از این نظر مورد کنترل قرار گرفت. مطابق نتایج مدل این مقطع میزان کج شدگی سازه ها در این پروژه، با توجه به بافت فرسوده مجاور می بایست به مقدار 2000/1 محدود شود. همچنین جهت کنترل نشست ها، روش لاینینگ موقت معکوس پیشنهاد و یک مقطع با این روش مدل سازی و نتایج ضخامت شاتکریت 35 و 50 سانتیمتری با مقادیر ابزار دقیق مقایسه و متوسط کاهش 40 درصدی نشست به دست آمد.