به دلیل ابعاد نسبتاً بزرگ ایستگاه های مترو و نرم بودن زمین، تأمین پایداری آن ها در حین اجرا اهمیت به سزایی دارد. در روشی نسبتاً جدید جهت پایدارسازی این نوع فضاها، ابتدا یک بخش در مقطع فوقانی حفاری و یک سیستم به نام ریب و شمع قبل از حفر مقطع اصلی ایستگاه در ابعادی بزرگ تر از مقطع نهایی نصب و سپس مقطع کامل ایستگاه در داخل آن حفاری می شود. بدین ترتیب، قبل از حفاری مقطع کامل، زمین اطراف مسلح شده و پایداری تونل راحت تر تأمین می گردد. قابلیت این سیستم جهت تأمین پایداری، کاهش مقادیر تغییر شکل های جداره تونل و مقدار نشست های سطح زمین و همچنین نیروهای ایجاد شده در اعضای سیستم ریب و شمع می باشد. به دلیل نبود تئوری های طراحی و تجربیات کافی در این زمینه، نیاز به تحلیل اندرکنش بین عوامل مختلف تأثیرگذار در پایداری این سیستم می باشد. در این پایان نامه یکی از ایستگاه های خط دو متروی کرج (ایستگاه e) که به روش ریب و شمع نگهداری می شود تحلیل می گردد. برای این کار با استفاده از نرم افزار اجزای محدود abaqus به صورت سه بعدی روند کامل حفاری و نگهداری ایستگاه مدل سازی شده و با روش های رایج (حفاری به صورت مرحله ای) مورد مقایسه قرار می گیرد. به منظور بررسی تأثیر استفاده از سیستم پیش-نگهداری ریب و شمع، با استفاده از نرم افزار فوق الذکر دو مدل مجهز به سیستم پیش نگهداری و فاقد آن، شبیه سازی شده و مورد مقایسه قرار می گیرد. نتایج حاصل نشان دهنده آن است که استفاده از این سیستم به طور متوسط در طول فرآیند ساخت ایستگاه مترو میزان نشست سطحی را به میزان 85 درصد و نشست تاج ایستگاه را نیز 89 درصد کاهش می دهد. از طرف دیگر استفاده از این سیستم موجب کاهش تغییر شکل (همگرایی و واگرایی) مقاطع مختلف حفاری ایستگاه می-گردد.

کاهش اثرات زلزله بر روی سازه ها، همواره از چالش های اصلی مهندسی عمران می باشد. یکی از راهکارها برای این مسئله که در سالهای اخیر مطرح شده، استفاده از جداگرهای لغزشی ژئوتکنیکی است، که در آن با تعبیه یک مکانیزم لغزشی در خاک ودر زیر پی سازه، و هم چنین قرارگیری یک لایه از خاک ولاستیک در زیر پی واطراف آن بخشی از ارتعاشات قوی زمین کاهش می یابد و سازه در برابر یک زلزله کوچک شده ای قرار می-گیرد.در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار flac وabaqus اثرات استفاده از، یک جداگر لغزشی واقع در درون خاک پی سازه، واثرات قرارگیری ترکیب خاک ولاستیک در زیر پی، برروی اندازه شتاب دریافتی در سطح پرداخته می شود.پارامترهایی مانند ضرایب اصطکاک مختلف سطح لغزش، وضخامت خاک ولاستیک، اندازه شتاب نگاشت و نوع شتاب نگاشت، حساسیت سنجی می شود، علاوه برآن اندر کنش خاک وسازه نیز مورد بررسی قرار می گیرد. در تحلیل های صورت گرفته با سیستم جداگر لغزشی نتایج مدل سازی با نتایج مدل فیزیکی مقایسه می گردد. نتایح حاکی از انطباق نسبتا زیاد نتایج مدل با نتایج آزمایشگاهی بوده و به علت قابلیت لغزشی که در سطح جداگررخ می دهد، بزرگی شتاب انتقال یافته در سطح زمین، باتوجه به ضریب اصطکاک، به طورخطی بین 40تا60درصدکاهش می یابد.علاوه برآن نتایج نشان می دهد که قرارگیری خاک ولاستیک بطورچشمگیری شتاب دریافتی در سطح زمین و جابه جایی نسبی طبقات سازه را کاهش می دهد.

خرابی سازه¬های متکی بر پی¬های شمعی در زلزله¬های بزرگ در سال¬های اخیر توجه مهندسان زلزله را به شناخت دقیق رفتار اندرکنش شمع و خاک به همراه اثرات ناشی از نیروی زلزله و همچنین عدم وجود روش¬های دقیقی که از فرضیات ساده کننده استفاده نکنند، نیازبه استفاده از روش¬های عددی را برای تحلیل و شناخت هرچه بیشتر، روشن می¬سازد. عموما مهندسان سازه برای طراحی لرزه¬ای شمع ها فقط اثر سازه روی شمع (اندرکنش جنبشی) را در نظر می¬گیرند و از اثر اندرکنش لرزه ای شمع خاک و موج حرکتی که خاک به شمع وارد می¬کند و شمع را تحت تنش های شدیدی قرار می¬دهند صرف نظر می¬کنند. اثر شمع¬ها بر روی طیف بازتاب شتاب در پاسخ لرزه¬ای سازه¬ها اهمیت فراوانی دارد که قابل توجه و بررسی است. هدف از این تحقیق بررسی تاریخچه دینامیکی اندر کنش خاک- سازه وگروه شمع و بررسی عوامل موثر در اندرکنش لرزه¬ای گروه شمع و خاک است. نرم افزار مورد استفاده دراین تحقیق، نرم افزار المان محدود abaqus است.. خاک به صورت تک لایه مدل شده است که به صورت الاستوپلاستیک رفتار می¬کند.رفتار پلاستیسیته خاک در حالت الاستوپلاستیک تحت کنترل معیار گسیختگی مور کولمب است. در این مطالعه تاریخچه زمانی شتاب زلزله واقعی به گره های کف مدل المان محدود شمع و خاک و سازه وارد شده است.درسطوح مشترک خاک-شمع، رفتار تماسی بکار گرفته شده است.برای کسب نتایج واقعی تر و جلوگیری از انعکاس امواج از مرزهای کناری به داخل مدل،از المانهای بینهایت استفاده شده است.در انتهای تحقیق به نتایجی اشاره شده است که از آنها میتوان به تاثیر وجود گروه شمع درکاهشحداکثر شبه شتاب طیف پاسخ در زیر سازه و افزایشحداکثرشتاب و جابجایی در بالای سازه و همچنین افزایش حداکثر تنش در ستون ها اشاره کرد .