بررسی نشست سطحی زمین بر اثر حفر تونل های دوقلوی مترو در اصفهان (قطعه حدفاصل ایستگاه آزادی تا ایستگاه شریعتی)

به‏طورکلی محیط زمین در ابتدا تحت فشار ناشی از تنش‏های طبیعی بوده و هرگونه دست خوردگی مانند حفر تونل، این وضعیت تنش را مختل کرده و موجب همگرایی دهانه‏ی تونل و پدید آمدن تغییر‏مکان‏هایی در مقطع زمین می شود. این تغییرمکان‏ها در سطح زمین به‏صورت نشست ظاهر می‏شوند که در مواردی قابل ‏توجه است. در این تحقیق به دلیل اهمیت موضوع نشست و تأثیر آن بر روی ساختمان های سطحی، رفتار محیط خاک در اثر حفر تونل‏ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با بررسی سوابق پژوهشی و تجربیات گذشته و همچنین ارائه ی نتایج و فرمولهای به دست آمده توسط دانشمندان مختلف اهمیت موضوع نشان داده شده است. سپس به تحقیقات انجام شده بر روی پروژه تونل های مترو اصفهان اشاره ای اجمالی شده است. در ادامه با بکارگیری نرم افزار تفاضل محدود flac 3d و استفاده از اطلاعات به دست آمده از گزارش ها و آزمایش های موجود، و با توجه به مرحله ای بودن حفاری مقطع تونل ها در قطعه ی مورد بررسی، تحلیلی بر روی تأثیر حفاری مرحله ای در مقطع تونل ها بر میزان نشست سطحی در دو حالت حفاری تونل به صورت منفرد و حفاری تونل ها به صورت موازی و همزمان انجام گرفته است. سپس محدوده ی تأثیر جبهه ی کار، تأثیر فاصله ی بین مرکز تا مرکز دو تونل بر میزان خروج از مرکزیت نقطه ی ماکزیمم منحنی نشست، تعیین فاصله موثر جهت استفاده از اصل رویهم گذاری در محاسبه نشست حاصل از حفر دو تونل، فاصله ی پیدایش حالت کرنش مستوی در تونل منفرد و دوقلو نسبت به جبهه ی کار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تأثیر حفاری bench در تونل های دو قلوی مترو اصفهان بر روی مقادیر نشست سطحی ناچیز بوده و می توان در مدل سازی از حفر آن صرفنظر نمود که در تحلیل های انجام شده در این پایان نامه از این اصل استفاده شده است. فاصله ی مکانی تأخیر بین حفاری دو تونل غربی و شرقی، حد فاصل ایستگاه میدان آزادی- ایستگاه شریعتی انجام شده است و پس از پایان تحلیل ها، فاصله ی تأخیر مکانی بهینه بین حفاری دو تونل به مقدار 3d (سه برابر قطر تونل) به دست آمده است. همچنین برای بررسی شدت تأثیر پارامتر های c , ? , e ? ,و ? بر روی مقادیر نشست سطحی، تحلیل های دیگری با استفاده از اطلاعات به دست آمده از مطالعات مشاوران مختلف طرح، صورت گرفته است تا بدین وسیله نشان داده شودکه چه پارامترهایی و تا چه اندازه می‏‏توانند در موارد ذکر شده موثر باشند و کدام اهمیت کمتری دارند یا حتی فاقد ارتباط یا نقش تعیین کننده می باشند. نتایج در این قسمت نشان می دهد که با کاهش 70 درصدی مقدار چسبندگی و کاهش 25درصدی زاویه ی اصطکاک داخلی، میزان نشست کوتاه‏مدت به ترتیب 55% و 20% افزایش می یابد، در صورتی که تأثیر ضریب پواسون در میزان نشست، بسیارکم و ناچیز می‏باشد. همچنین باکاهش 60 درصدی مدول الاستیسیته و افزایش28 درصدی وزن مخصوص خاک ، نشست کوتاه‏مدت حدود 50% افزایش می یابد. در بخشی دیگر از این تحقیق، با استفاده از داده های ابزار بندی موجود در یک ایستگاه شاخص ابزاربندی، دو مدل مشابه در دو نرم افزار اجزای محدود plaxis 3d tunnel و تفاضل محدود flac 3d ساخته شده و نتایج حاصل از دو روش عددی و روش کارگاهی، با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج محاسبات به کمک نرم‏افزار و نتایج حاصل از اندازه‏گیری‏های کارگاهی توافق رضایت بخشی را در دو ابزار نشست سنج و همگرایی سنج نشان می دهد که این حاکی از وجود اطمینان به نتایج تحلیل های نرم‏افزاری بوده و در شرایطی که وضعیت خاک به‏صورت همگن و یکنواخت نیست، با به‏کارگیری مدل مناسب می‏‏توان وضعیت نشست‏ها را با اطمینان پیش‏بینی نمود.