بررسی منحنی پاسخ زمین در تونلهای کم عمق مجاور هم

به طور کلی محیط زمین در ابتدا تحت فشار ناشی از تنش های طبیعی بوده و هرگونه دست خوردگی مانند حفر تونل، این وضعیت تنش را مختل کرده و موجب همگرایی دهانه تونل و پدید آمدن تغییر مکان هایی در نیمرخ زمین می شود. این تغییر مکان ها در سطح زمین به صورت نشست ظاهر می شوند که در مواردی قابل توجه است. در این تحقیق به دلیل اهمیت موضوع جابجایی های اطراف تونل، رفتار محیط خاک در اثر حفر تونل ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با بررسی سوابق پژوهشی و تجربیات گذشته و همچنین ارائه نتایج و روابط به دست آمده توسط دانشمندان مختلف اهمیت موضوع نشان داده شده است. سپس به تحقیقات انجام شده در مورد وابستگی تغییر مکان تاج تونل و جابجایی سطح زمین پرداخته شده است. در این خصوص منحنی پاسخ زمین به عنوان جزیی از روش همگرایی-همجواری مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به کاربرد این روش در محیط سنگی عمیق، سعی شده استفاده از آن به محیط خاکی کم عمق نیز تعمیم داده شود. در ادامه با به کارگیری نرم افزار المان محدود phase2 مدلسازی تونل ها به صورت منفرد، دوقلو در حالت حفر همزمان و دوقلو در حالت حفر غیر همزمان صورت گرفته است. مدلسازی مسئله در نرم افزار phase2 با مدلسازی در نرم افزار flac3d مقایسه شده و همخوانی نتایج این دو با یکدیگر نشان داده شده است. تحلیل نتایج به دست آمده نشان می دهد که حفر غیرهمزمان تونل نسبت به حفر همزمان موجب افزایش فشار بیشتری خواهد شد. بدین صورت که حفر تونل پیشرو موجب افزایش فشار اولیه در محل حفر تونل پسرو شده در نتیجه نقطه شروع منحنی پاسخ زمین در شرایط متفاوت حفاری، یکسان نخواهد بود. هرچه خاک سفت تر شده و فاصله مرکز تا مرکز تونل ها افزایش یابد، شرایط منحنی پاسخ زمین برای تونل های مجاور هم به حالت تونل منفرد نزدیک شده و در خاک سخت در شرایطی که فاصله مرکز تا مرکز تونل ها بیشتر از دو برابر قطر باشد، می توان گفت منحنی پاسخ زمین با حالت تونل منفرد کاملأ یکسان خواهد بود. در شرایط عملی که همراه با پیشروی جبهه کار تونل پوشش موقت نیز نصب می شود، هرچه تأخیر حفاری بیشتر باشد، افت فشار در حین حفاری در تونلی که با تأخیر حفر می شود، بیشتر خواهد بود. این افت فشار به این دلیل است که پوشش تونل مجاور زودتر نصب شده لذا با رسیدن جبهه کار تونل دوم به آن مقطع و گذر از آن، شرایط تنش متعادل تری وجود خواهد داشت. با توجه به اینکه ظرفیت سیستم نگهداری استفاده شده در مدل ها کافی بوده و ضریب ایمنی آن بیش از دو است، شیب منحنی مشخصه سیستم نگهداری در مدل های موجود به سمت قائم میل می کند و این مطلب بیانگر این است که سختی پوشش زیاد بوده و با نصب پوشش جابجایی ها متوقف خواهد شد. در نهایت با توجه به اینکه در شرایط واقعی از سیستم نگهداری استفاده می شود، فاصله تأخیر حفاری در حدود دو برابر قطر بین جبهه کار دو تونل مجاور، پیشنهاد می گردد.