مدلسازی فیزیکی تونل کم عمق در خاک دانهای سست با سطح زمین شیبدار

Abstract

پیش بینی جابه‏جایی های سطحی و زیرسطحی در عملیات حفاری فضاهای زیرزمینی یک امر حیاتی در راستای ایمنی و برنامه‏ریزی حوادث احتمالی است. مدلسازی فیزیکی بدلیل انجام مدلسازی در یک محیط واقعی و همچنین با استفاده از مواد طبیعی نقش بسیار مهمی در این زمینه بخصوص در زمین های نرم ایفا کرده است. این پژوهش نتایج یک سری مدلسازی فیزیکی حفرتمام مقطع تونل در اعماق کم خاکهای ماسه ای، در شرایط شیبدار بودن سطح زمین، را ارائه میکند. استفاده از صفحات شفاف در ساخت محفظه‏ی این مدل اجازه‏ی عکسبرداری از جابجایی های خاک در هنگام حفر تونل را میسر کرده است. با توجه به این امکان، از آنالیز تصویری به منظور ثبت جابجایی های خاک و نشست سطح زمین استفاده شده است. نتایج آزمایش ها در این پژوهش حاکی از آن است که در صورت شیبدار بودن سطح زمین بالای تونل، منحنی نشست سطح نامتقارن بوده و سطح شکست ایجاد شده در بالادست شیب به صورت دوخطی با زاویه شیب‌های متفاوت ظاهر می شود. گرچه حتی با وجود سطح شیبدار حداکثر نشست سطح در راستای تاج تونل اتفاق می‌افتد، اما در عمق یکسان تونل، مقدار نشست برای سطح زمین شیبدار حدود 25 درصد بیشتر از حالت سطح زمین افقی است. براساس کنتورهای جابجایی، محدوده تخریب شده در اطراف تونل به دو ناحیه نزدیک تونل و ناحیه نزدیک به سطح زمین تقسیم بندی شد. در ناحیه نزدیک تونل، شیب دیواره مرز تخریب در بالادست شیروانی حدود 10 درجه کمتر از دیواره مرز تخریب در پایین دست شیروانی بوده که نشان از گستردگی بیشتر محدوده تخریب به سمت بالادست شیروانی دارد. در ناحیه نزدیک به سطح زمین، شیب دیواره مرز تخریب مستقل از عمق تونل بوده و در همه مدل‌ها مقدار ثابت 54 درجه را نشان می‌دهد.