مدل‌سازي عددي بررسي رفتار تونل كم‌عمق در زمين‌هاي ماسه‌اي تحكيم نيافته با مدل رفتاري هايپوپلاستيك

پيش‌بيني درست رفتار زمين حين حفاري تونل نسبت به آنچه در واقعيت اتفاق خواهد افتاد، يك امر بسيار پر چالش، به‌ويژه در تونل‌هاي شهري است. از طرفي هرقدر اين پيش‌بيني سريع و بدون نياز به صرف هزينه بيشتر باشد به‌مراتب باارزش‌تر خواهد بود. در مطالعه حاضر سعي شده است كه كارايي مدل رفتاري هايپوپلاستيك براي پيش‌بيني نتايج حاصل از مدل‌سازي فيزيكي در آزمايشگاه موردبررسي قرار گيرد. براي اين منظور، در اين تحقيق رفتار محيط اطراف يك تونل در حال حفر در محيط ماسه‌اي با استفاده از مدل رفتاري هايپوپلاستيك شبيه سازي شده و خصوصيات مقاومتي خاك موردمطالعه بر اساس نتايج آزمايش سه محوره صحت سنجي شده است. هم‌زمان با شبيه‌سازي فرايند حفر تونل، مقادير نشست سطح زمين و تغييرات تنش در خاك بالاي تونل، به ازاي مقادير مختلف چگالي خاك و عمق تونل، اندازه‌گيري شده و نتايج با مدل‌سازي فيزيكي و روش تحليلي مقايسه شد. نتايج اين تحقيق مطابقت خوبي با نتايج مدل‌سازي فيزيكي و تئوري نشان مي‌دهد. بر اساس نتايج اين تحقيق، مدل رفتاري هايپوپلاستيك قابليت پيش‌بيني رفتار خاك‌هاي دانه‌اي سست را دارد. همگرايي تونل منجر به آشفتگي ميدان تنش اطراف تونل شده و بر اثر پديده قوس زدگي خاك در اطراف تونل، توزيع تنش از حالت خطي خارج مي‌شود. در شرايط يكسان، اگرچه با افزايش عمق تونل زون گسيخته بالاي تونل گسترش مي‌يابد، نشست سطح زمين كاهش پيدا مي‌كند.