بررسی عددی اثرات حفاری تونل برروی شمع منفرد

در این مقاله به بررسی اثرات حفاری تونل بر روی رفتار شمع پیش بارگذاری شده در بالای تونل پرداخته شده است. در انجام آنالیزها از روش تفاضل محدود (FDM) با استفاده از نرم افزار۳D  FLAC استفاده شده است. در این مقاله شمع ۲۰ متری در تراز یک متری بالای تونلی به قطر ۸ متری مورد مطالعه قرار گرفته است. چندین پارامتر مهم، مانند نشست سطح زمین در حالت مرز آزاد(بدون حضور شمع)، نشست شمع، تغییرات نیروی محوری در طول شمع و مکانیسم انتقال تنش برشی در سطح مشترک شمع و خاک در اثر حفاری تونل مورد مطالعه قرار گرفته است. با جابجایی نسبی ایجاد شده بین شمع  و خاک در سطح مشترک شمع- خاک با پیشروی حفاری تونل، تغییر در توزیع نیروی محوری و تنش های برشی سطح مشترک ایجاد می شود بطوری که با پیشروی تونل، نیروی محوری در طول شمع کاهش می یابد و تنش­های برشی سطح مشترک در بیشتر طول شمع طوری فعال می شود که از نشست بیشتر شمع جلوگیری کند. مشخص شده است که راه حل های موجود ممکن است رفتار شمع را به طور دقیق تخمین نزنند، زیرا چندین موضوع کلیدی گنجانده نشده اند. به دلیل تغییر در جابجایی برشی نسبی بین شمع و خاک در کنار شمع با پیشروی تونل، تنش های برشی و توزیع نیروی محوری در طول شمع به شدت تغییر می کند. تنش برشی رو به پایین در قسمت بالایی شمع ایجاد می شود، در حالی که تنش برشی رو به بالا در قسمت پایین شمع تحرک یافته و در نتیجه نیروی فشاری روی شمع ایجاد می شود. اکثر نیروی محوری روی شمع در جهت عرضی (پشت و جلوی شمع ها) نسبت به موقعیت شمع، که در آن D قطر تونل است، در ± ۲D توسعه یافته است. علاوه بر این، بسیج مقاومت برشی در فصل مشترک شمع-خاک به عنوان یک عامل کلیدی حاکم بر تعامل شمع-خاک-تونل زنی مشخص شد. کاهش ظرفیت مجاز ظاهری شمع به دلیل حفر تونل به محل شمع نسبت به موقعیت تونل بستگی دارد.

کلیدواژه ها:

شمع ، حفاری تونل ، مدلسازی عددی ، مکانیسم انتقال برش