مدلسازی عددی بررسی رفتار تونل کم عمق در زمین های ماسه ای تحکیم نیافته با مدل رفتاری هایپوپلاستیک

Abstract

پیش بینیدرست رفتار زمین حین حفاری تونل نسبت به آنچهکه در واقعیت اتفاق خواهد افتاد، یک امر بسیار پر چالش، بویژه در تونلهای شهری است. از طرفی هر قدر این پیش بینی سریع و بدون نیاز به صرف هزینه بیشتر باشد به مراتب با ارزشتر خواهد بود. در مطالعه حاضر سعی شده است که کارایی مدل رفتاری هایپوپلاستیک برای پیش بینی نتایج حاصل از مدلسازی فیزیکی در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور، در این تحقیق رفتار محیط اطراف یک تونل در حال حفر در محیط ماسهای با استفاده از مدل رفتاری هایپوپلاستیک شبیه سازی شده و خصوصیات مقاومتی خاک مورد مطالعه براساس نتایج آزمایش سه محوره صحت سنجی شده است. همزمان با شبیهسازی فرایند حفر تونل، مقادیر نشست سطح زمین و تغییرات تنش در خاک بالای تونل، به ازای مقادیر مختلف چگالی خاک و عمق تونل، اندازه گیری شده و نتایج با مدلسازی فیزیکی و روش تحلیلی مقایسه شد. نتایج این تحقیق مطابقت خوبی با نتایج مدلسازی فیزیکی و تئوری نشان میدهد. بر اساس نتایج این تحقیق، مدل رفتاری هایپوپلاستیک قابلیت پیشبینی رفتار خاکهای دانهای سست را دارد. همگرایی تونل منجر به آشفتگی میدان تنش اطراف تونل شده و بر اثر پدیده قوس زدگی خاک در اطراف تونل، توزیع تنش از حالت خطی خارج میشود. در شرایط یکسان، اگرچه با افزایش عمق تونل زون گسیخته بالای تونل گسترش مییابد، نشست سطح زمین کاهش پیدا میکند.