برآورد عدد پايداري و فشار سينه‌كار تونل در حالت حدي سرويس بر اساس نتايج مدل‌سازي عددي

فشار سينه‌كار به‌طوركلي به دو روش اصلي حالت حدي نهايي و حالت حدي سرويس محاسبه مي‌شود. در اين ميان، حالت حدي نهايي، حالت بحراني جابجايي زمين در موقعيت سينه‌كار است كه منجر به ناپايداري سينه‌كار و ريزش آن مي‌شود. در اين روش، در محاسبات فشار نگهداري سينه‌كار تونل، تغيير شكل‌هاي زمين در نظر گرفته نمي‌شود. روش حالت حدي سرويس، بيشتر مرتبط با مقدار افت حجمي و نشست سطحي حداكثر زمين است. روش‌هاي موجود براي برآورد فشار سينه‌كار در حالت حدي سرويس عموماً بر اساس نتايج آزمايش‌هاي آزمايشگاهي (آزمايش گريز از مركز تونل) يا داده‌هاي تجربي نسبتاً قديمي توسعه يافته‌اند. در اين مقاله براي برآورد فشار سينه‌كار در حالت حدي سرويس از مدل‌سازي عددي با نرم‌افزار V 20 PLAXIS 3D استفاده شده است. با توجه به گستردگي حالت‌هاي مدل‌سازي، شرايط هندسي (قطر حفاري 9 متر) و ژئوتكنيكي خطوط متروي تهران براي مدل‌سازي در نظر گرفته شد. براي صحت سنجي نتايج مدل‌سازي‌ها از نتايج نشست سنجي پروژه توسعه جنوبي خط 6 مترو تهران استفاده شده است. بر اين اساس، مدل‌هاي مربوط به مقاطعي كه مقادير نشست آن‌ها بيشتر از 8 و كمتر از 8 ميلي‌متر است به ترتيب در حالت زه‌كش شده و زه‌كش نشده تطبيق نتايج بهتري با نتايج واقعي نشست سطحي دارند. همچنين نتايج تحليل حساسيت انجام‌شده بر روي پارامترهاي مختلف ورودي مدل‌ها در هر دو حالت زه‌كش شده و زه‌كش نشده نشان مي‌دهد كه تغيير مقدار مدول الاستيسيته، بيشترين تأثير را بر ميزان تغيير نشست سطح زمين دارد. هدف اصلي در اين مطالعه برآورد عدد پايداري و به دست آوردن روابطي تجربي بين عدد پايداري و ساير پارامترها است. بر اين اساس با استفاده از نتايج مدل‌سازي‌هاي عددي و روش تحليل رگرسيون ساده و چندگانه، سه رابطه جديد براي برآورد عدد پايداري در حالت زه‌كش نشده و يك رابطه تجربي جديد براي عدد پايداري متناظر در حالت زه‌كش شده ارائه شده است. در اين روابط از پارامترهاي مدول يانگ، ارتفاع سطح آب زيرزميني و افت حجمي استفاده شده است. ضريب تعيين (R2) فرمول تجربي حالت زه‌كش شده برابر با 68 درصد و ضريب تعيين (R2) سه فرمول حالت زه‌كش نشده برابر با 66 درصد، 48 درصد و 66 درصد است.