ارزيابي تأثير پارامترهاي ژئوتكنيكي مصالح مسير تونل بر روي نشست سطح زمين در تونل مترو كرج

Evaluation of geotechnical parameters effect on the surface settlement in Karaj subway tunnel

رشد جمعیت و كمبود فضا در شهرهای بزرگ باعث افزایش نیاز به توسعه سیستم حمل و نقل عمومی و اجرای خطوط زیرزمینی مترو در این شهرها شده است. یكی از مهمترین مخاطرات حفاری تونل­های مترو، نشست ناشی از حفاری این تونل­ها و اثرات احتمالی آن بر روی سازه­های سطحی است. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی میزان تاثیر مهمترین پارامترهای ژئوتكنیكی مصالح آبرفتی بر روی نشست سطح زمین است. مطالعه پیشینه تحقیق نشان می­دهد كه تجزیهوتحلیلهمزمانپارامترهایموثر بر رفتارمصالح دربرگیرنده تونل، كمتر مورد توجه قرار گرفته است. به منظور دستیابی به این هدف می­توان از روش طراحی آزمایش به دلیل امكان اعمال تغییرات آگاهانه در متغیرهای ورودی (پارامترهای ژئوتكنیكی) مدل و بررسی تغییرات خروجی (نشست سطح زمین) استفاده كرد. از طرف دیگر استفاده از دانش افراد خبره در یك مدل مبتنی بر سیستم مهندسی سنگ به منظور قضاوت در خصوص سیستم­های پیچیده همواره از كارایی بالایی برخوردار است. به همین دلیل در این مطالعه از این روش نیز به منظور دستیابی به اهداف تحقیق استفاده شده است. جهت استفاده از روش طراحی آزمایش ابتدا با استفاده از نرم­افزار تفاضل محدود FLAC3D، بخشی از تونل خط دو مترو كرج مدل و نتایج مدل ساخته شده با اطلاعات رفتارنگاری مقایسه شد. بدین ترتیب از كارایی مدل عددی ساخته شده در شرایط زمین­شناسی این محدوده اطمینان حاصل شد. در مرحله بعدی یك تحلیل دامنه­ایی و تحلیل حساسیت با استفاده از روش تاگوچی انجام گرفت. در تحلیل دامنه‌ایی انجام گرفته پارامترهای مدول الاستیك و نسبت پواسون با محدوه 0/46 و 0/14 به ترتیب دارای بیشترین و كمترین تاثیر بر روی شاخص آزمایش و به تبع آن بر روی نشست سطح زمین هستند. همچنین خروجی­های تحلیل انجام گرفته با استفاده از نرم­افزار Minitab نشان می­دهد كه مدول الاستیسیته و نسبت پواسون به ترتیب دارای بیشترین و كمترین میزان تأثیر بر روی نشست سطح زمین هستند. نتایج مدل مبتنی بر نظرات افراد خبره نیز انطباق نسبی با نتایج روش طراحی آزمایش دارد. تحلیل مدل RES نشان می­دهد كه بیشترین و كمترین وزن فعالیت پارامترهای مورد بررسی به ترتیب مربوط به مدول الاستیك با وزن 28/6 و نسبت پواسون با وزن 7/1 است. بنابراین این دو پارامتر دارای بیشترین و كمترین تأثیر بر روی نشست سطح زمین هستند.

Population growth and lack of space in some cities increased the need for public transportation and implementation of subway lines. One of the most important hazards in urban area tunneling is the possible effects of the settlement on the surface structures. In this research, the effect of the main geotechnical parameters on the surface settlement has been studied. Literature show that simultaneous analysis of the parameters that affect tunnel behavior is not considered well. For this aim experimental design can be used because of its ability to make changes in input variables (geotechnical parameters) and observe the output (settlement) changes. On the other side use the expert knowledge in a Rock Engineering System is useful in order to make judgment about complex systems. For this reason, this method was also applied in order to achieve research goal. A part of Karaj Metro tunnel Line was modeled by FLAC3D in order to use experimental design. Compare the simulation results with monitoring data indicates the efficiency of numerical model in condition like this. Next, a range and sensitivity analysis was performed by using the Taguchi method. Results show that E and ν, respectively has the highest and the lowest impact on the surface settlement. The output of the rock engineering system is also show that E and ν, respectively has the highest and lowest interaction with other parameters of the interaction matrix.