مقایسه فنی بین روش های پایدارسازی زمین و کاهش نشست ناشی از حفاری تونل های شهری

حفر تونل در مناطق شهری به دلیل نامناسب بودن خاک و سطحی بودن تونل همراه با دشواری هایی می باشد که از مهم ترین آنها پدیده نشست و آسیب به سازه های سطحی است. همچنین در مواردیکه نصب سیستم تقویتی زمین و پوشش بلافاصله بعد از حفاری تونل امکان پذیر نیست، معمولاً نیاز به پیش تقویت زمین است که در حین حفاری تونل انجام می شود. از طرفی به دلیل انعطاف پذیر بودن روش تونل زنی جدید اتریشی (natm)، امروزه این روش به طور گسترده ای جایگزین تونل زنی به روش سنتی شده است. روش های پیش تقویت شامل تزریق در زمین، روش قوس های چتری (uam)، روش سقف لوله ای، روش انجماد و ... می باشند که بسته به مشخصات هندسی تونل و مکانیکی زمین هر یک قابل کاربرد خواهند بود. در این پایان نامه با استفاده از مشخصات تونل steinhaldenfeld، و در ادامه مطالعات پیشین به مدل سازی عددی سه روش پیش تقویت زمین شامل تزریق، ستون های تزریقی و سقف لوله ای پرداخته شده است. هر روش پیش تقویت دارای پارامترهایی است که مدل ها برای پارامترهای مختلفی ساخته شدند و بعد از مدل سازی، پروفیل نشست زمین بدست آمد و مقدار کنترل هر روش بر نشست زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل سازی به کمک روش اجزا محدود و به صورت دوبعدی و سه بعدی با فرض شرایط کرنش مسطح (در حالت دوبعدی) انجام شده است. مطابق با نتایج بدست آمده، هر سه روش به طور محسوسی در کاهش نشست سطح زمین موثر هستند و با ارتقاء پارامترهای هندسی و مکانیکی تزریق از قبیل قطر یا ضخامت تزریق و مدول الاستیسیته مصالح تزریقی مقدار کاهش نشست افزایش می یابد. با مقایسه میزان نشست سطح زمین، قرار گرفته در بالای تاج تونل مشاهده می شود که روش ستون های تزریقی در حالت تزریق کامل پیرامون تونل، می تواند در کنترل نشست از بقیه روش ها موثرتر بوده و به عنوان روش بهینه پیشنهاد می گردد.