ارزیابی تأثیر پارامترهای ژئوتکنیکی مصالح مسیر تونل بر روی نشست سطح زمین در تونل مترو کرج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

بخش مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان

10.17383/S2251-6565(15)940918-X

چکیده

رشد جمعیت و کمبود فضا در شهرهای بزرگ باعث افزایش نیاز به توسعه سیستم حمل و نقل عمومی و اجرای خطوط زیرزمینی مترو در این شهرها شده است. یکی از مهمترین مخاطرات حفاری تونل­های مترو، نشست ناشی از حفاری این تونل­ها و اثرات احتمالی آن بر روی سازه­های سطحی است. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی میزان تاثیر مهمترین پارامترهای ژئوتکنیکی مصالح آبرفتی بر روی نشست سطح زمین است. مطالعه پیشینه تحقیق نشان می­دهد که تجزیهوتحلیلهمزمانپارامترهایموثر بر رفتارمصالح دربرگیرنده تونل، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. به منظور دستیابی به این هدف می­توان از روش طراحی آزمایش به دلیل امکان اعمال تغییرات آگاهانه در متغیرهای ورودی (پارامترهای ژئوتکنیکی) مدل و بررسی تغییرات خروجی (نشست سطح زمین) استفاده کرد. از طرف دیگر استفاده از دانش افراد خبره در یک مدل مبتنی بر سیستم مهندسی سنگ به منظور قضاوت در خصوص سیستم­های پیچیده همواره از کارایی بالایی برخوردار است. به همین دلیل در این مطالعه از این روش نیز به منظور دستیابی به اهداف تحقیق استفاده شده است. جهت استفاده از روش طراحی آزمایش ابتدا با استفاده از نرم­افزار تفاضل محدود FLAC3D، بخشی از تونل خط دو مترو کرج مدل و نتایج مدل ساخته شده با اطلاعات رفتارنگاری مقایسه شد. بدین ترتیب از کارایی مدل عددی ساخته شده در شرایط زمین­شناسی این محدوده اطمینان حاصل شد. در مرحله بعدی یک تحلیل دامنه­ایی و تحلیل حساسیت با استفاده از روش تاگوچی انجام گرفت. در تحلیل دامنه‌ایی انجام گرفته پارامترهای مدول الاستیک و نسبت پواسون با محدوه 0/46 و 0/14 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین تاثیر بر روی شاخص آزمایش و به تبع آن بر روی نشست سطح زمین هستند. همچنین خروجی­های تحلیل انجام گرفته با استفاده از نرم­افزار Minitab نشان می­دهد که مدول الاستیسیته و نسبت پواسون به ترتیب دارای بیشترین و کمترین میزان تأثیر بر روی نشست سطح زمین هستند. نتایج مدل مبتنی بر نظرات افراد خبره نیز انطباق نسبی با نتایج روش طراحی آزمایش دارد. تحلیل مدل RES نشان می­دهد که بیشترین و کمترین وزن فعالیت پارامترهای مورد بررسی به ترتیب مربوط به مدول الاستیک با وزن 28/6 و نسبت پواسون با وزن 7/1 است. بنابراین این دو پارامتر دارای بیشترین و کمترین تأثیر بر روی نشست سطح زمین هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of geotechnical parameters effect on the surface settlement in Karaj subway tunnel

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javadi
  • Gholamreza Saeedi
Dept. of Mining, Shahid Bahonar University of Kerman
چکیده [English]

Population growth and lack of space in some cities increased the need for public transportation and implementation of subway lines. One of the most important hazards in urban area tunneling is the possible effects of the settlement on the surface structures. In this research, the effect of the main geotechnical parameters on the surface settlement has been studied. Literature show that simultaneous analysis of the parameters that affect tunnel behavior is not considered well. For this aim experimental design can be used because of its ability to make changes in input variables (geotechnical parameters) and observe the output (settlement) changes. On the other side use the expert knowledge in a Rock Engineering System is useful in order to make judgment about complex systems. For this reason, this method was also applied in order to achieve research goal. A part of Karaj Metro tunnel Line was modeled by FLAC3D in order to use experimental design. Compare the simulation results with monitoring data indicates the efficiency of numerical model in condition like this. Next, a range and sensitivity analysis was performed by using the Taguchi method. Results show that E and ν, respectively has the highest and the lowest impact on the surface settlement. The output of the rock engineering system is also show that E and ν, respectively has the highest and lowest interaction with other parameters of the interaction matrix.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Settlement
  • Geotechnical parameters
  • Experimental Design
  • Rock Engineering System
[1] Esmaeeli, M. Tavakolian, H. (2009). Analysis settlement caused by excavation of the east-west part of the line No. 7 of Tehran subway and its effects on the surface structures. The 8th iranian tunnelling conference. in Persian.

[2] Eric Leca; 2007; "Settlements induced by tunneling in Soft Ground"; Tunneling and Underground Space Technology 22.

[3] Chakeri, H., Ozcelik, Y., & Unver, B. (2013). Effects of important factors on surface settlement prediction for metro tunnel excavated by EPB. Tunnelling and Underground Space Technology, 36, 14-23.

[4] Coulter, S., & Martin, C. D. (2006). Effect of jet-grouting on surface settlements above the Aeschertunnel, Switzerland. Tunnelling and underground space technology, 21(5), 542-553.

[5] Chen, S. L., Gui, M. W., & Yang, M. C. (2012). Applicability of the principle of superposition in estimating ground surface settlement of twin-and quadruple-tube tunnels. Tunnelling and Underground Space Technology, 28, 135-149.

[6] Möller, S. C., & Vermeer, P. A. (2008). On numerical simulation of tunnel installation. Tunnelling and Underground Space Technology, 23(4), 461-475.

[7] Karakus, M., & Fowell, R. J. (2005). Back analysis for tunnelling induced ground movements and stress redistribution. Tunnelling and Underground Space Technology, 20(6), 514-524.

[8] Havaej, M. Rahmannejad, R. Ebrahimi, M.A. (2012). Assesment of surface settlement by using statistical and numerical methods in tunnelling by EPB TBM. Mining engineering journal, 15(7), 67-76. in Persian.

[9] Dabagh, A. Fatehi, M. Forghani, H. (2009). Simulation of surface subsidence in steep layer mines by using the displacement dicontinuity boundary element method Mining engineering journal, 4(7), 67-76. in Persian.

[10] Kolivand, F. Sharifzadeh, M. (2014). Study the effects of weight and the geometery of the buildings on the surface sttlement in SEM tunnelling by using fininte element method. Engineering tunnel and underground spaces journal, 2(2), 133-143. in Persian.

[11] Xu, N., Kulatilake, P. H., Tian, H., Wu, X., Nan, Y., & Wei, T. (2013). Surface subsidence prediction for the WUTONG mine using a 3-D finite difference method. Computers and Geotechnics, 48, 134-145.

[12] Hegza Compani. (2011). The progress report of the Karaj urban railway line 1 project. in Persian.

[13] Darya khak pey counsulting engineers. (2005). Geotechnical studies on the second part of the Karaj urban railway. in Persian.

[14] Zamin pazhoh Company. (2005). Geotechnical studies on the first part of the Karaj urban railway. in Persian.

[15] Taguchi G. (1987). Systems of experimental design. New York: Uni. Pub.

[16] Hudson, J. (1992). Rock engineering systems. Theory and practice.