رفتار تونل در اثر گودبرداری های عمیق مجاور

امیرحسین رضایی

چکیده

چکیده تونل¬ها شاهراه¬های حیاتی برای عبور و مرور مردم و حمل ونقل کالا به ویژه در شهر¬های شلوغ و پر رفت¬و¬آمد هستند. به گونه¬ای که زندگی بدون این مسیر¬های کارامد با مشکلات فراوانی روبرو خواهد شد. به طور کلی تونل¬های شهری در عمق زیاد واقع نمی¬شوند از این رو فعالیت¬های واقع در سطح زمین به راحتی تونل را تحت تأثیر قرار می¬دهند و پایداری تونل را با مشکل مواجه می-کنند. از آنجا که احداث هر سازه¬ای نیازمند گودبرداری است بسته به نوع سازه و تعداد طبقات آن دارای ابعاد متفاوتی است. مطالعه¬ی پیش رو اثرات موثر چند پارامتر را بر رفتار تونل در اثر گودبرداری عمیق در مجاورت تونل مورد بررسی قرار داده است. برای این منظور از مدل سازی عددی به روش المان محدود استفاده شد. مدل سازی در محیط نرم افزاری المان محدود پلکسیس، صورت گرفت. نظریه کرنش صفحه ای و مدل رفتاری موهر-کلمب برای محیط خاکی منظور شد و برای افزایش دقت مدل سازی، المان های مثلثی 15 گره ای به کار گرفته شد. نتایج به دست آمده در مورد تأثیر گودبرداری در مجاورت تونل در محیط های خاکی، با تغییر در پارامتر¬هایی نظیر مدول الاستیسیته¬ی خاک، چسبندگی خاک، زاویه¬ی اصطکاک داخلی خاک، عمق گودبرداری، عرض گودبرداری، قطر تونل و با تغییر هم¬زمان خروج از محوریت گودبرداری نسبت به محور تونل ارائه شد. همچنین تأثیر نحوه¬ی گودبرداری بر تغییر مکان¬های افقی و عمودی پوسته¬ی تونل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحلیل¬ها نشان داد که افزایش چسبندگی در نمونه¬ی خاکی موجب اندرکنش بیشتر توده¬ی خاکی با پوسته¬ی تونل و یکپارچگی بیشتر آن در انتقال نیروها است و به موجب آن سبب افزایش تغییر مکان¬ها می¬شود. بالطبع افزایش زاویه¬ی اصطکاک داخلی موجب کاهش نیرو¬های محوری و افزایش سایر پارامتر¬ها نظیر تغییر مکان¬ها و نیروهای برشی و لنگر¬های خمشی در تاج تونل می¬شود. از مشاهده¬ی آنالیز¬های تغییرات مدول الاستیسیته¬ی خاک می¬توان دریافت که افزایش مدول الاستیسیته موجب کاهش نیروی محوری، کاهش نیروی برشی، کاهش لنگر خمشی و کاهش تغییر مکان¬های افقی و قائم می¬شود لذا می¬توان نتیجه گرفت که افزایش مدول الاستیسیته¬ی خاک پدیده¬ی مطلوبی در بهبود عملکرد تونل در مجاورت گودبرداری به شمار می¬رود. افزایش عرض و عمق گودبرداری نیز تأثیر منفی بر پوسته¬ی تونل دارد زیرا موجب کاهش نیروهای عمودی و افزایش تغییر مکان¬های قائم آن می¬شود. همچنین هرچه فاصله¬ی محور گودبرداری از محور تونل بیشتر شود تأثیر گودبرداری بر آن کمتر می¬شود. افزایش قطر تونل نیز موجب افزایش نیروهای عمودی و در پی آن افزایش نیروی محوری در تونل می¬شود همچنین با بزرگ¬تر شدن قطر تونل تغییر مکان¬های افقی و عمودی نیز بزرگ تر می¬شوند لذا می¬توان نتیجه گرفت که هرچه قطر تونل کمتر باشد آسیب¬پذیری آن نیز کمتر است. نحوه¬ی گودبرداری نیز بر کاهش میزان تغییر مکان¬های عمودی موثر بود هرچند روش¬های ارائه شده نامرسوم هست ولیکن استفاده از آن¬ها بسته به نظر مهندسین طراح گود می¬تواند انجام بپذیرد

اساتید راهنما و مشاور

مهدی فلاح تفتی، حمید مهرنهاد، جواد غلام نژاد