بررسی اثرات متقابل آب های زیرزمینی و حفاری تونل مترو: مروری بر مکانیسم ها، روش های تحلیل عددی و راهکارهای مدیریتی

آب های زیرزمینی یکی از مهم ترین عوامل محیطی موثر بر طراحی، اجرا و بهره برداری تونل های مترو به شمار می روند. از سوی دیگر، احداث تونل های بزرگ شهری می تواند تاثیرات عمیق و گاه غیرقابل جبرانی بر کمیت و کیفیت آب های زیرزمینی بگذارد. این مقاله با هدف تحلیل نظام مند اثرات متقابل آب های زیرزمینی و عملیات حفاری تونل مترو انجام شده است. روش تحقیق مبتنی بر مرور عمیق سه مقاله علمی معتبر بین المللی [۱-۳] به همراه جستجوی تکمیلی در پایگاه های داده علمی و تحلیل محتوای کیفی یافته ها می باشد. نتایج نشان می دهد که اثرات متقابل در قالب یک بازخورد دوطرفه قابل تعریف است: از یک سو، آب زیرزمینی با ایجاد فشار هیدرواستاتیک، شناوری، نشت و جریان ترجیحی در درزه ها پایداری سازه را تهدید کرده و سبب بالازدگی، ترک خوردگی و حتی فرورفتگی تونل می شود [۱،۳]. از سوی دیگر، تونل های مترو با قطع جریان طبیعی آب، ایجاد زهکشی دائم، کاهش سطح آب زیرزمینی تا بیش از ۶ متر، تغییر مسیر جریان و ایجاد شرایط احیا (Reducing) در سفره های آب، باعث افت کیفی آب (افزایش آهن، منگنز، آمونیوم و میکروب های بیماری زا) و آسیب به اکوسیستم های وابسته (مانند چشمه سارها) می گردند [۲،۳]. روش های عددی پیشرفته مانند روش جفت شده PD-FVM [۳] و مدل سازی هیدروژئوشیمیایی با PHREEQC [۲] توانسته اند این تعاملات پیچیده را با دقت بالایی شبیه سازی کنند. در پایان، راهکارهای مدیریتی همچون «زهکشی فعال»، «تزریق مجدد آب» و «سیستم هدایت جریان زیرزمینی» ارائه شده است.

کلیدواژه ها:

آب های زیرزمینی ، حفاری تونل مترو ، جفت شدگی جریان-تنش ، بالازدگی سازه ، هیدروژئولوژی شهری ، روش های عددی (PD-FVM) ، مدیریت پایدار آب