بررسی اثر اندرکنش خاک و شمع بر تونلهای مجاور

با گسترش روزافزون پروژه های زیرزمینی در مناطق شهری و افزایش نیاز به احداث تونل ها در مجاورت سازه های موجود بررسی اثرات متقابل میان خاک، شمع و تونل به یکی از موضوعات مهم در مهندسی ژئوتکنیک تبدیل شده است. حفاری تونل در نزدیکی شمع ها می تواند موجب تغییر در توزیع تنش خاک، ایجاد نشست های سطحی، جابه جایی جانبی شمع ها و در نهایت کاهش پایداری سازه های مجاور شود. از این رو شناخت دقیق مکانیزم اندرکنش خاک و شمع و ارزیابی تاثیر آن بر رفتار تونل های مجاور از اهمیت ویژه ای در طراحی و اجرای ایمن پروژه های زیرزمینی برخوردار است. هدف اصلی این پژوهش بررسی اثر اندرکنش خاک و شمع بر عملکرد و پایداری تونل های مجاور از طریق مدل سازی عددی و تحلیل رفتار سیستم خاک-شمع-تونل تحت شرایط مختلف هندسی و ژئوتکنیکی است. در این تحقیق از روش اجزای محدود و نرم افزار PLAXIS به عنوان ابزار اصلی تحلیل استفاده شده است. به منظور شبیه سازی واقع بینانه رفتار، خاک مدل رفتاری Hardening Soil انتخاب گردید و نتایج آن با مدل موهر-کلمب مقایسه شد. مدل عددی شامل تونلی دایره ای، شمع های بتنی و لایه های مختلف خاک بوده و اثر پارامترهایی نظیر فاصله افقی شمع تا تونل، عمق قرارگیری تونل، ویژگی های مقاومتی خاک و شرایط بارگذاری مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین توزیع تنش، جابه جایی قائم و افقی، نیروهای داخلی شمع و میزان نشست اطراف تونل به عنوان شاخص های اصلی عملکرد سیستم بررسی شدند. نتایج نشان داد که کاهش فاصله میان شمع و تونل موجب افزایش قابل توجه جابه جایی ها و تمرکز تنش در ناحیه مجاور تونل می شود. همچنین خصوصیات مکانیکی خاک و نوع لایه بندی آن تاثیر مستقیمی بر میزان نشست و پایداری سیستم دارند. تحلیل ها بیانگر آن است که استفاده از مدل Hardening Soil نسبت به مدل های ساده تر توانایی بیشتری در پیش بینی رفتار واقعی خاک و اندرکنش خاک-شمع-تونل دارد. یافته های این پژوهش می تواند به عنوان مبنایی برای طراحی ایمن تر فونداسیون های شمعی و تونل های شهری مورد استفاده قرار گرفته و در کاهش ریسک های ژئوتکنیکی پروژه های زیرزمینی موثر باشد.

کلیدواژه ها:

اندرکنش خاک و شمع ، تونل های مجاور ، روش اجزای محدود ، PLAXIS ، مدل Hardening Soil ، نشست زمین ، مهندسی ژئوتکنیک