نیاز به سیستم حمل ونقل زیر زمینی در اکثر شهر های بزرگ جهان بویژه برای آنهایی که با مشکل ترافیک مواجه هستند، کاملا محسوس می باشد. این سیستم نیازمند یک سازه تونل است که در مناطق شهری عمدتا در زمین های خاکی و سست و در بخش های سطحی احداث می شود و تاثیر آن می تواند تا سطح زمین گسترش یافته و ایجاد نشست در سطح زمین و تغییر مکان های جانبی در خاک نماید، که بعضا برای ساختمان های اطراف خطرناک است. در مناطق شهری بسیاری از ساختمان ها توسط شمع ها نگهداری می شوند. این چنین، تغییر مکان های اعمالی در اثر تونل زنی می تواند باعث وارد شدن آسیب های جدی به شمع ها شود. روش های تحلیلی حل بسته مورد استفاده برای ارزیابی نیروهای داخلی اعمالی به شمع در اثر تونل زنی در حین حفاری در حالت دو بعدی بوده و تنها برای طراحی اولیه مناسب هستند. از جمله روش هایی که در این زمینه نتایج دقیق تری ارائه کرده اند، روش های عددی می باشد که می توان به روش المان محدود اشاره نمود. امروزه این روش ها بطور وسیعی برای تحلیل مسائل مهندسی از جمله مهندسی ژئوتکنیک بکار گرفته شده اند. هدف از انجام این پژوهش بررسی رفتار شمع در اثر تونل زنی با استفاده از روش اجزاء محدود سه بعدی است. بدین منظور ابتدا رفتار شمع در اثر تونل زنی در حالت کلی بررسی شده است و سپس نتایج حاصل از تحلیل عددی با نتایج روابط تحلیلی حل بسته مقایسه شده است. به علاوه، به منظور بررسی آسیب احتمالی وارده به سازه شمع مقادیر لنگر خمشی بدست آمده از تحلیل عددی با لنگر ترک خورگی مقطع بتنی شمع مقایسه شده است. نتایج مدلسازی های اجزاء محدود سه بعدی نشان می دهد، اگرچه تطابق خوبی بین نتایج عددی و نتایج تحلیلی وقتی که حائل تونل در تراز شمع نصب می شود وجود دارد، مقادیر نیروهای داخلی و تغییر مکان های اعمالی در اثر تونل زنی بطور فابل توجهی حتی پس از عبور سینه کار تونل از شمع افزایش می یابند. مقایسه لنگرهای خمشی اعمالی به شمع در اثر تونل زنی و لنگر ترک خوردگی مقطع بتنی نشان می دهد در حالتی که شمع در فاصله xp?2d نسبت به محور تقارن قائم تونل دارد، لنگرهای خمشی اعمالی سبب ترک خورگی و آسیب جدی مقطع بتنی شمع می شود.