بررسي كارايي مدل‌هاي رفتاري متداول خاك در پيش‌بيني نشست سطح زمين ناشي از حفر تونل در خاك‌هاي درشت‌ دانه به روش اجزاي محدود

با توجه به رشد روز افزون جمعيت و نياز به ساخت زيربناهايي براي حمل و نقل سريع و آسان، ساخت تونل‌ اهميت ويژه‌اي پيدا كرده است. حفر تونل‌هاي شهري با عبور از زير ساختمان‌هاي متعدد و به علت ترخيص تنش و ايجاد تغيير‌شكل‌هاي الاستيك و پلاستيك باعث ايجاد نشست‌هايي در سطح زمين مي‌شود. اين نشست‌ها در صورتي كه كنترل شده نباشد به سازه‌هاي سطحي آسيب و خسارات جبران ناپذيري وارد خواهند كرد. در نتيجه پيش‌بيني صحيح نشست بخش مهمي از مرحله امكان‌سنجي ساخت تونل در مناطق شهري است. امروزه براي آناليز و طراحي تونل‌ها از روش‌هاي متعددي استفاده مي‌شود كه معمولا براي تونل‌هاي شهري كه در اعماق كم و در زمين‌هاي نرم اجرا مي‌شوند، بهترين روش استفاده از روش‌هاي عددي است. بررسي اثرات حفاري بر توزيع تنش‌ها در اطراف تونل‌ها و همچنين بررسي نشست‌هاي سطحي نيز در زمين‌هاي نرم بسيار مهم است كه بايد بيشتر مورد توجه قرار گيرد. در اين تحقيق به مدلسازي دوبعدي تونل مدرس در پروژه تونل آرش اسفنديار نيايش با نرم‌افزار پلكسيس پرداخته شده است كه اين تونل در منطقه سه شهرداري تهران قرار دارد. بعد از مدلسازي عددي با مدل رفتاري خاك سخت‌شونده، نشست‌هاي سطح زمين تعيين شده و سپس با نتايج حاصل از مدلسازي با مدل رفتاري موهركولمب مقايسه شده است. بر اساس بررسي‌هاي انجام شده اين نتايج حاصل شد كه حفاري تونل مدرس، با توجه به نتايج مدلسازي‌ها و انجام مقايسه با نتايج پايش‌هاي انجام گرفته، با به كار‌گيري روش حفر مرحله‌اي NATM و بهره بردن از المان‌هاي تقويت خاك همچون فورپولينگ، نيل و ميكروپايل، مي‌تواند به خوبي و به صورت كنترل شده و ايمن انجام گيرد و بايد در مقاطع مشابه در تونل از اين تجربه استفاده شود. همچنين استفاده از مدل رفتاري خاك سخت‌شونده نسبت به مدل موهركولمب براي مدلسازي تونل در خاك درشت دانه تهران كه شرايطي مشابه خاك اين تونل دارد، مناسب‌تر است. حداكثر نشست سطح زمين در مدلسازي با مدل رفتاري خاك سخت شونده و مدل موهر كولمب به ترتيب 23/37 و 27/04 ميلي‌متر به دست آمده است.