معادلات تجربی جدید برای تخمین نشست سطحی زمین در اثر حفر تونل های دایره ای در خاک های چسبنده با الگوریتم برنامه ریزی بیان ژن

هدف مقاله حاضر تخمین نشست سطحی زمین ناشی از حفر تونل دایره ای شکل در خاک های چسبنده با در نظر گرفتن عدم قطعیت های پارامترهای هندسی و ژئوتکنیکی می باشد. بدین منظور پس از شبیه سازی عددی تونل برمبنای روش تفاضل محدود دوبعدی در نرم افزار FLAC۲D، پروفیل های نشست سطحی زمین با استفاده از تحلیل رگرسیون (رابطه گاوسی) تعیین شد. تاثیر تغییرات پارامتریک پارامترهای هندسی و ژئوتکنیکی برمبنای نسبت های بدون بعد عمق به قطر تونل (C/D)، مقاومت خاک (γD/Su) و مدول الاستیسیته به مقاومت برشی زهکشی نشده یا سختی خاک (E/Su) بر نشست سطحی زمین مطالعه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش C/D (افزایش سربار موجود در بالای تونل)، نشست سطحی افزایش می یابد. با افزایش γD/Su (ضعیف تر شدن خاک)، نشست در یک C/D و E/Su ثابت در حال افزایش است. نرخ افزایش نشست در نسبت های γD/Su بیشتر با شدت مضاعفی نسبت به افزایش C/D رخ می دهد. این موضوع بیانگر تاثیر بیشتر پارامترهای ژئوتکنیکی خاک اطراف تونل بر نشست در مقایسه با پارامترهای هندسی است. بین تغییرات E/Su و نشست رابطه عکس برقرار است و با افزایش E/Su (سخت تر شدن خاک)، مقادیر نشست کاهش می یابد. در ادامه با استفاده از الگوریتم برنامه ریزی بیان ژن (GEP) و تشکیل یک پایگاه داده مشتمل بر ۱۰۰۰ مدلسازی مختلف برحسب ترکیبی از تغییرات C/D، γD/Su به ازای E/Suهای ثابت (ورودی های مدل) و نتایج Smax/H (خروجی مدل)، دو معادله تجربی جدید به عنوان مدل های تجربی بهینه برای تخمین نشست سطحی نرمالایزشده زمین پیشنهاد شد. نتایج این این مطالعه موید این است که به جای اندازه گیری زمان بر و شرایط پیچیده نشست سطحی زمین در اثر حفر تونل در مقیاس واقعی، می توان از محاسبات نرم برای پیش بینی سریع تر و اقتصادی تر چنین ویژگی هایی در حفاری تونل بهره برد.

کلیدواژه ها:

نشست سطحی زمین ، تونل های دایره ای ، خاک های چسبنده ، برنامه ریزی بیان ژن ، معادلات تجربی جدید