بررسی پایداری جبهه ی حفاری تونل درخاک های غیراشباع

خاک مناطق زیادی از کشور ایران به صورت غیراشباعاست. کاربرد مکانیک خاک های اشباع در تحلیل و طراحی سازه در مهندسیژئوتکنیکمی تواند به جواب های غیرواقعی منجر شود. در مسایلی چون گودبرداری و حفاری تونل که پایداری سازه در مدت زمان نسبتاً کوتاهی مدنظر است وپس از گذشت این زمان اندک تکیه گاه های دایمی نصب می شوند؛ اعمال اثر غیراشباع بودن خاک در طراحی منطقی است. پایداری جبهه ی حفاری تونل یکی از مسایل مهم در پروژه های راه سازی، خطوط مترو و یا کانال های فاضلاب است. جلوگیری از فروریزش خاک در جبهه ی حفاری به روش های گوناگون انجام می شود. یکی از این روش ها اعمال فشار بر جبهه ی حفاری است. تا کنون روش های تحلیلی متفاوتی برای به دست آوردن مقدار این فشار و شکل گوه ی گسیختگیارائه شده است که همه در چارچوب مکانیک خاک های اشباعاست. روش تحلیل حدی پرکاربردترین روش در مسایل پایداری است. بسیاری از کارهای گذشته در پایداری تونل با استفاده از این روش انجام گرفته است. مجموعه ی نتایج به دست آمده از روش تحلیل حدی با نتایج به دست آمده از روش های عددی و آزمایشگاهی مقایسه شده است. در تحقیق حاضر با استفاده از مفاهیم و روابط توسعه یافته در مکانیک خاک غیراشباع مانند تنش موثر و قانون جریان همراه، روش تحلیل حدی برای پایداری جبهه ی حفاری تونل بازنویسی شده است. هم چنین با مدل سازی شرایط غیراشباع در فضای نرم افزارplaxis 3d tunnelپایداری تونل و تغییر شکل گوه ی گسیختگی بررسی شده است. مجموعه ی نتایج به دست آمده نشان می دهد که در نظر گرفتن مکش در پروفیل خاک، فشار جبهه ی حفاری را کاهش و پایداری را افزایش می دهد. این کاهش در برخی موارد نیاز به فشار جبهه ی حفاری را از بین می برد. هرچه مقدار مکش در خاک بزرگ تر باشد، کاهش فشار جبهه ی حفاری بیش تر است. وجود فشار هوای منفذی زمانی که در راستای محورهای مختصات دارای شیب تغییرات مثبت یا منفی باشد؛ بر مقدار فشار جبهه تأثیر می گذارد.نتایج حاصل از روش عددی نیز با نتایج به دست آمده از روش تحلیل حدی مطابق است. در تمامی حالات گوه ی گسیختگی دارای تغییرات مختصر است و می توان با تقریب خوبی آن را ثابت و مانند آن چه در مکانیک خاک اشباع به دست می آید؛ دانست.