تحليل برگشتي داده هاي نشست سنجي در حين حفاري تونل در محيط‌ هاي شهري (مطالعه موردي: خط 6 متروي تهران)

Back Analysis of Settlement Data during Tunnel Excavation on Urban Areas (Case Study: Tehran Subway- Line 6

پيش­بيني و كنترل نشست در مناطق شهري هم از لحاظ ايمني و هم از نقطه نظر اقتصادي از اهميت قابل توجهي برخوردار است. مسير خط 6 متروي تهران از محدوده ميدان كوهسار در انتهاي خيابان كوهسارشمالي واقع در شمال غرب تهران آغاز مي شود و نهايتاً در جنوب تهران به پايانه دولت آباد منتهي مي گردد. بخش شمالي تونل خط 6 مترو تهران بصورت سنتي با استفاده از روش NATM حفاري مي شود. در جريان اجراي تونل خط 6 متروي تهران سيستم ابزاردقيق و رفتارسنجي نسبتاً كاملي پياده شده و داده هاي آن پردازش شده است. با توجه به اينكه اطلاعات ژئوتكنيكي با استفاده از تست­هاي آزمايشگاهي و برجا به دست مي آيد و اكثرا موقعيت­هاي انجام تست در مسير پروژ داراي فاصله مي باشد، ممكن است فاكتورهاي مختلفي از قبيل ناهمگني­هاي موضعي در لايه هاي زيرين و يا تغيير خاك بين دو موقعيت مختلف بر روي پارامترهاي ژئوتكنيكي تاثير گذار باشد. يكي از بهترين روش هاي ارزيابي اين پارامترها در مقياس توده زمين، انجام تحليل برگشتي بر اساس نتايج ابزار دقيق است. در اين مقاله با مدلسازي مراحل حفاري تونل با نرمافزار عددي اجزا محدود PLAXIS2D و انجام تحليل برگشتي، به تخمبن پارامترهاي محتمل زمين پرداخته شده است. بهمنظور انجام اين تحليل، تاثير پارامترهاي مختلف از قبيل چسبندگي خاك، زاويه اصطكاك داخلي، ميزان آزادسازي تنش قبل از نصب سيستم نگهداري و مدول الاستيسيته خاك مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس آناليز حساسيت انجام يافته مشاهده گرديد كه از بين پارامترهاي ژئوتكنيكي، دو پارامتر مدول الاستيسيته و زاويه اصطكاك داخلي خاك داراي بيشترين تأثير بر روي نشست سطح زمين ميباشند. به طوريكه با تغيير زاويه اصطكاك داخلي از 24 تا 40 درجه ميزان جابجايي ها از 51/3 تا 14/7 ميليمتر تغيير كرد. همچنين تغيير مدول الاستيسيته در بازه بين 75 تا 215 مگاپاسكال نيز باعث تغيير جابجايي بين 23/2 تا 8 ميليمتر شد. لذا با تغيير اين پارامترها در 9 مقطع مختلف در مسير تونل نشستهاي حاصل از مدلسازي عددي با نشستهاي ثبت شده به وسيله ابزاردقيق تدقيق شدند. نتايج به دست آمده نشان ميدهد كه مدول الاستيسيته خاك با ضريب افزايشي 1 الي 2 در مدلسازي عددي نتايج مناسبي را ارائه مي دهد. زاويه اصطكاك داخلي خاك نيز در محدوده 37 تا 40 درجه متغير مي باشد.

Prediction and control of settlement have great importance both in terms of safety and economic point of view on urban area. Tehran subway- line 6 starts from Kouhsar square in the end of north Kouhsar Boulevard placed in north-west of Tehran and ends in Dolat-abad terminal at south of Tehran. North part of line 6 excavated using NATM method. Monitoring and instrumentation system are well equipped and their data have been processed during excavation. Although geotechnical parameter obtained from laboratory and in-situ tests and on the other hand there are distances from sample location to tunnel route, it is possible that different factors such as local heterogeneities in layers or variation of soil between two positions affect the geotechnical parameters. One of the best methods to evaluate these parameters in large scale is back analysis based on instrumentation results. In this paper numerical modeling are done with Plaxis2D software and using back analysis, geotechnical parameters estimated. Different parameters such as cohesion, angle of friction, elastic modules investigated. Also, stresses relaxation were examined before support installation. Based on sensitivity analysis, elastic modules and friction angle have the most influence on ground surface settlement. For example, changes of the friction angle from 24 to 40 will change settlement from 51.3 to 14.7. Also, changes of elastic modules from 75 to 215 will change settlement from 23.2 to 8. Based on these finding, changes of these two parameters in 9 different sections on tunnel route were verified settlement in numerical method with instrumentation settlement. Result shows that increase elastic modulus in numerical models about two times provide good result. Friction angle changes between 37 to 40.