بررسی عدم قطعیت پارامترهای ژئوتکنیکی در تحلیل اثر ساخت تونل جدید بر تونل موجود در محل تقاطع غیرهم سطح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 گروه مهندسی ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 گروه مهندسی منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

به دلیل وجود عدم قطعیت در تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی، لازم است مسائل و به طور کلی پروژه­های با اهمیت زیاد از دیدگاه احتمالاتی مورد مطالعه قرار گیرند. با توجه به اهمیت پایداری محل تقاطع غیر همسطح تونل‌های شهری و به عبارتی اثر ساخت تونل جدید متقاطع غیر همسطح بر تونل موجود، در این مطالعه محل عبور خط 7 متروی تهران از بالای خط 6 تحلیل گردید. بر این اساس، از نرم افزار FLAC3D جهت مدل‌سازی عددی مسئله مورد نظر و از روش مونتکارلو برای تولید اعداد تصادفی و اختصاص توزیع­های احتمالاتی متغیرهای ژئوتکنیکی استفاده شد. برای هر مجموعه­ی اعداد تصادفی، جابه‌جایی­ها در چهار نقطه از تونل موجود ثبت شده و توزیع احتمالاتی مناسب با توجه به مقادیر میانه، میانگین و چولگی اختصاص داده شد. با استفاده از این توزیع­ها می‌توان در مورد احتمال وقوع جابه‌جایی‌هایی بیشتر یا کمتر از مقداری خاص در هر نقطه و به طور کلی میزان ریسک موجود، قضاوت مهندسی انجام داد. نتایج نشان داد که علیرغم اینکه متغیرهای ورودی از توزیع نرمال تبعیت می‌کنند، پارامترهای خروجی توزیع متقارنی ندارند و از توزیع نرمال تبعیت نمی‌کنند. همچنین جابه‌جایی‌های به دست آمده از تحلیل با استفاده از روش قطعی با مقادیر میانگین به دست آمده از تحلیل‌های احتمالاتی یکسان نیست. به ازای کلیه پارامترهای تصادفی، احتمال وقوع جابه‌جایی‌های بزرگتر از مقدار میانگین در کف و سمت راست تونل موجود به دلیل حفاری تونل جدید به ترتیب 56 % و 5/ 55 % است؛ در حالیکه در تاج و سمت چپ، جابه‌جایی‌های بیشتر و کمتر از مقدار میانگین از احتمال یکسانی برای وقوع برخوردارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of Geotechnical Parameters Uncertainties in Analysis of New Tunnel Construction Over the Existing Tunnel

نویسندگان [English]

  • Mahsa Tajdid Khaje 1
  • Masoud Ranjbarnia 2
  • Vahid Nourani 3
1 Department of Geotechnical Engineering, Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz
2 Department of Geotechnical Engineering, Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
3 Department of Water Engineering , Faculty of civil Engineering, University of Tabriz
چکیده [English]

This paper aims to study the problem of a new tunnel construction over – crossing the existing tunnel through the probabilistic point of view. Metro line-7 tunnel above-crossing line-6 tunnel in Tehran was chosen as a case study project. The numerical modeling of the problem was carried out by the FLAC3D software. The parameters of the cohesion and the friction angle of the third layer as well as the surcharge on the ground level were assumed as random variables. Generating the random numbers and fitting the probabilistic distributions to these variables was carried out by the Monte – Carlo method. The displacements at four points of the existing tunnel (line 6) were recorded due to new tunneling, and the appropriate probabilistic distribution was fitted based on the mean, median and skewness of each set of random numbers. According to these probabilistic distributions, the probability of the displacements more or less than a specific displacement can be determined. The results indicate that although input parameters have normal distributions, not all of the outputs have symmetric or normal distributions, and the results of the deterministic method are not the same as the mean values of stochastic approach. As well, the probability of displacements greater than the mean value at the bottom and right side of the existing tunnel is 56 % and 55/5 %, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Intersecting tunnels
  • Probabilistic analysis
  • Monte – Carlo Method
  • stability
[1]    R. Liang, T. Xia, Y. Hong, F. Yu, Effects of above- crossing tunnelling on the existing shield tunnels, Tunnelling and Underground Space Technology, 58 (2016) 159-176.
[2]   Q. Fang, D. Zhang, Q. Li, L.N.Y. Wong, Effects of twin tunnels construction beneath existing shield- driven twin tunnels, Tunnelling and Underground Space Technology, 45 (2015) 128-137.
[3]    D.D. Ngoc-Anh Doa, Pierpaolo Oreste , Irini Djeran- Maigre, Three-dimensional numerical simulation of a mechanized twin tunnels in soft ground, Tunnelling and Underground Space Technology, (2014).
[4]    N.-A. Do, D. Dias, P. Oreste, Three-dimensional numerical simulation of mechanized twin stacked tunnels in soft ground, Journal of Zhejiang University SCIENCE A, 15(11) (2014) 896-913.
[5]    H.Y. Liu, J.C. Small, J.P. Carter, D.J. Williams, Effects of tunnelling on existing support systems of perpendicularly crossing tunnels, Computers and Geotechnics, 36(5) (2009) 880-894.
[6]   D.M.P. J.R. Standing, R. Vollum, J.B. Burland, A. Tsiampousi and S. Afshan, Investigating the Effect  of Tunnelling on Existing Tunnels, in: Underground Design and Construction Conference, Hong Kong, 2015.
[7]   N.T. Kottegoda, APPLIED STATISTICS FOR CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERS.
[8]    E. Hoek, Practical Rock Engineering, 1987-1993.
[9]   Y. Wang, Z. Cao, S.-K. Au, Efficient Monte Carlo Simulation of parameter sensitivity in probabilistic slope stability analysis, Computers and Geotechnics, 37(7-8) (2010) 1015-1022.
[10] Y.-J.J.a.D.D. Qiujing Pan, Probabilistic Stability Analysis of a Three-Dimensional Rock Slope Characterized by the Hoek-Brown Failure Criterion, (2017).
[11] E.H.a.P. Marinos, Predicting tunnel squeezing problems in weak heterogeneous rock masses, (2000).
[12] P. Oreste, A probabilistic design approach for tunnel supports, Computers and Geotechnics, 32(7) (2005) 520-534.
[13] Q. Pan, D. Dias, Probabilistic evaluation of tunnel face stability in spatially random soils using sparse polynomial chaos expansion with global sensitivity analysis, Acta Geotechnica, (2017).
[14] G.M.D.D.a.A.-H. Soubra, Probabilistic Analysis of Circular Tunnels in Homogeneous Soil Using Response Surface Methodology, GEOTECHNICAL AND GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING, (2009).
[15] S.E. Company, Complementary Geotechnical Investigations for Station of Tehran Metro Line 7, Geotechnical studies Report of station G7, 2010 / March.
[16] A. Afshar, Investigating the interaction between transverse cross-sectional tunnels (in persian) Tabriz University, 2014.
[17]    I.C. group, FLAC 3D Manual, 2012.
[18] JSCE, Japanese Standard for shield tunnelling, in, 1996.
[19] M.H.K.a.P.A. Whitlock, Monte Carlo Methods, 1997.