اثر پارامترهای عملیاتی موثر بر نشست سطح زمین در حفاری با دستگاه تعادلی فشار زمین EPBM (مطالعه موردی؛ تونل توسعه جنوبی خط 6 متروی تهران)

در مطالعه حاضر اثر برخی از مهمترین پارامترهای عملیاتی دستگاه تعادلی فشار زمین (EPBM) در زمان حفاری تونل بر میزان تغییرشکل و نشست سطح زمین مورد بررسی قرار گرفته است. اساس این تحقیق، به صورت مدلسازی عددی به روش تفاضل محدود (FDM) و با استفاده از نرم افزار FLAC3D است. مدل عددی ابتدا بر اساس شرایط هندسی و مشخصات فیزیکی و مکانیکی تونل خط 6 متروی تهران در بخش توسعه جنوبی (کیلومتراژ 600+02) ساخته شده و سپس بر پایه روش تونل نامرئی کالیبره و صحت سنجی شده است. از اینرو، در قالب تحلیل های پارامتریکی، اثر تنش ژئواستاتیکی در سینه کار تونل و فضای اطراف سپر (آنالوس) و نیز فشار تزریق گروت/ملات در پشت سگمنت بر میزان نشست سطح زمین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش میزان فشار مرزی معادل (از kPa508 تا kPa 335) بر روی سینه کار و فضای آنالوس، تغییر زیادی در افزایش میزان نشست (از بازه 18/1 تا 48/1 میلیمتر) مشاهده نمی شود. همچنین نتایج حاصل از تحلیل پارامتریکی فشار گروت نشان داد که اعمال فشار گروت معادل با تنش ژئواستاتیکی قائم ( kPa335) نسبت به تنش ژئواستاتیکی افقی ( kPa357) در سینه کار تونل، اثر بیشتری در کنترل نشست سطح زمین دارد (به ترتیب 45/1 و 20/1 میلیمتر). ضریب فشار جانبی زمین کمتر از یک (K_0<1)، منجر به تخمین کمتر مقدار تنش ژئواستاتیکی افقی نسبت به تنش ژئواستاتیکی قائم شده است و در نتیجه اثرگذاری کمتر آن در کنترل میزان نشست سطح زمین مشاهده می شود. افزایش فشار گروت نسبت به تنش ژئواستاتیکی قائم منجر به کاهش قابل توجه نشست سطح زمین می گردد، اما افزایش بیش از اندازه این مقدار می تواند منجر به تغییرشکل و جابجایی های روبه بالا به صورت بالاآمدگی زمین در فاصله عرضی بیش از 20 متر (حدود 2 برابر قطر تونل) از محور تونل گردد.

کلیدواژه ها:

نشست سطح زمین ، ماشین حفاری مکانیزه EPBM ، مدلسازی عددی 3D ، روش تفاضل محدود (FDM) ، فشار سینه کار ، آنالوس و گروت ، خط 6 متروی تهران