مطالعه عددی تاثیر دیوار دیافراگمی در کاهش نشست های ناشی از تونلسازی مکانیزه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 گروه مکانیک خاک و پی، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

10.22060/ceej.2021.18674.6936

چکیده

جابجایی‌های ناشی از حفاری تونل در سطح و عمق زمین در صورت عدم کنترل می‌تواند برای سازه‌های سطحی و زیرساخت‌های شهری خطرآفرین باشد. ازاین‌رو، در هنگام تونل‌سازی در محیط شهری از روش‌های متنوعی برای کاهش نشست‌ها استفاده می‌شود. یکی از این روش‌ها، استفاده از دیوار دیافراگمی است. در این مطالعه تأثیر استفاده از دیوار دیافراگمی در کاهش جابجایی‌های ناشی از حفاری تونل متروی مادرید با حضور لایه ضخیم خاک دستی بررسی گردیده‌است. برای این منظور حفاری مکانیزه تونل متروی مادرید به صورت گام به گام و سه بعدی در نرم‌افزار المان محدود آباکوس مدل‌سازی گردیده‌است. در این مدل‌سازی‌ها مولفه‌های مختلف TBM یعنی فشاراعمالی به جبهه کار، تزریق دوغاب در پشت سگمنت‌ها، اضافه‌حفاری ناشی از اختلاف قطر کله‌حفار و سپر در نظر گرفته شده‌است. دیوار دیافراگمی نیز به صورت سه بعدی مدل‌سازی گردیده‌است. پارامترهای متغیر این مطالعه مدول الاستیسته دیوار، طول دیوار، زبری بین دیوار و خاک، فاصله دیوار از محور تونل و دانسیته دیوار است. نتایج مطالعه نشان می‌دهد در بین پارامترهای مختلف تأثیرگذار، مدول الاستیسیته دیوار و فاصله آن از محور تونل بیش‌ترین تأثیر را در کنترل نشست‌های قائم و جابجایی‌های افقی ناشی از حفاری تونل داشته‌است. هم‌چنین دیوار با فاصله 0.7D از محور تونل و طول نفوذ 0.5D یا C+1D می‌تواند دیوار دیافراگمی ‌بهینه در این پروژه باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of using Diaphragm Wall to Mitigate Mechanized Tunneling Induced Settlements

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Shirzehhagh 1
  • Mohammad Oliaei 2
1 Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Tunneling induced displacements could be dangerous for surface structures and urban infrastructure, if not controlled. Accordingly, different techniques are carried out to mitigate tunneling induced displacements. In this regard, using a diaphragm wall is a practical technique. In this study, the effect of using a diaphragm wall in mitigating the Madrid metro tunneling induced displacements was investigated. Despite mechanized tunneling of the Madrid metro extension, there is a considerable settlements due to a thick layer of made soil ground. In this regard, TBM-EPB tunneling of the Madrid metro tunnel has been modeled step by step and three-dimensional in the finite element code of ABAQUS. The main construction aspects of a TBM are modelled, such as the face pressure, the injection of grout behind the segments, the overcut produced by the gap between the diameters of the cutter-head and the shield. The diaphragm wall is also modeled three dimensional. Varied parameters of the study are the elastic modulus of the wall, the length of the wall, friction between the wall and the soil, the distance of the wall from the tunnel axis and the density of the wall. The results show the elastic modulus of the wall and the distance of the wall from the tunnel axis are the most effective parameters in mitigating of the tunneling induced surface settlements and horizontal displacements. In the distance of 0.7D between the wall and tunnel axis, a wall of 0.5D or C+1D length could be the optimum option to mitigate the settlements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mechanized Tunneling
  • Diaphragm Wall
  • Settlements
  • TBM
  • Numerical modeling