بخشی از مقاله
خلاصه
تحلیل پایداري تونلها و فضاهاي زیرزمینی با استفاده از روشهاي عددي پیشرفت قابل توجهی کرده است. اما به دلیل غیر قابل اعتماد بودن دادههاي ورودي،گاهی اوقات پیش بینی رفتار خاك و ارزیابی پایداري، دقت چندان زیادي ندارند. از طرفی اندازهگیري دقیق پارامترهاي مکانیکی، ساختار زمین شناسی توده خاك،حالت اولیه تنش و سایر پارامترهاي موثر بسیار دشوار است و نتایج آزمایشهاي برجا و آزمایشگاهی پراکندگی محسوسی دارند.
براي رفع چنین مشکلی از پژوهشهاي صحرایی و تکنیکهاي برگشتی استفاده میشود. در این مقاله روش مستقیم تحلیل برگشتی بر اساس الگوریتم جستجوي تک متغیره براي تعیین پارامترهاي ژئوتکنیکی در قطعه شرقی- غربی پروژه خط هفت متروي تهران استفاده شده است. تحلیلهاي عددي با استفاده از نرم افزارFlac3D انجام شده است.نتایج تحلیلها نشان میدهند که مقدار متوسط ضریب تنش منطقه0.5، متوسط مدول الاستیسیته45 مگاپاسکال ، زاویه اصطکاك داخلی30 و چسبندگی 40 کیلوپاسکال میباشد.
.1 مقدمه
آگاهی از خصوصیات ژئومکانیکی محیطی که سازه زیرزمینی در آن احداث میشود مبناي اصلی و تعیین کننده در طراحی سیستم نگهداري و تحلیل پایداري این قبیل سازهها میباشد. براي اطلاع از خصوصیات ژئومکانیکی، کنترل پایداري و بهینه سازي سیستمهاي نگهداري موجود، نتایج رفتارسنجی و تحلیل برگشتی بهعنوان ابزاري جهت تخمین مجدد دادههاي ورودي در حین اجرا و پس از احداث سازه به کار میرود.
در این راستا از آنالیز حساسیت براي اطمینان از یکتایی جوابها در تحلیل برگشتی و افزایش سرعت تحلیل استفاده میشود.بدین منظور میبایست پارامترهایی شناسایی و انتخاب شوند که بیشترین تاثیر را بر روي تحلیل پایداري فضاي زیرزمینی احداث شده داشته باشند و تعیین مقادیر واقعی آنها از روشهاي دیگر نظیر تحقیقات میدانی - ساختگاهی - و آزمایشهاي برجا دشوار باشد، ضمن اینکه در جهت سادهسازي و کاهش متغیرهاي موثر بر معادلات حاکم بر نشست باشند
با در اختیار داشتن دادههاي ابزار دقیق دریافتی از رفتارنگاري و دادههاي حاصل از مدلسازي عددي و استفاده از الگوي جستجوي تک متغیره به بررسی و مقایسه منحنیهاي نشست حاصل از تحلیل عددي پرداخته و با توجه به این روابط به کنترل و بررسی خصوصیات ژئومکانیکی خاك و تنشهاي القایی و نشستهاي ناشی از حفاري در منطقه پرداخته میشود.
.2 معرفی پروژه خط 7 متروي تهران
خط 7 متروي تهران از شهرك امیرالمومنین در شرق تهران شروع شده و پس از عبور از بزرگراه بسیج و امتداد یافتن در طول بزرگراه شهید محلاتی و اتصال به میدان قیام و گسترش آن در امتداد خیابان مولوي و هلال احمر و اتصال به بزرگراه نواب صفوي، مسیر آن در امتداد شمالی- جنوبی و در طول بزرگراه نواب تغییر مییابد، با قطع بزرگراه جلال آل احمد مسیر این خط در امتداد خیابان نصر امتداد یافته و پس از اتصال به میدان صنعت در امتداد بلوار شهید پاكنژاد و عبور از میدان سرو، مسیر تونل در امتداد سرو غربی تغییر یافته و تا میدان کاج ادامه مییابد. تعداد کل ایستگاههاي این خط 28عدد و طول مسیر با احتساب طول ایستگاهها 26 کیلومتر و بدون احتساب طول ایستگاهها تقریبا 22 کیلومتر میباشد. با توجه به شکل 1 ملاحظه می- شود که قسمتی از خط 7 از مناطق فرسوده عبور میکند.از این رو محاسبه نشست در این مناطق حائز اهمیت خاص میباشد.
شکل-1 موقعیت مسیر خط 7 مترو بر روي نقشه تهران
تونل خط 7 مترو با استفاده از روش سپر تعادلی زمین حفاري میگردد. طول هر گام حفاري 1.5 متر، قطر حفاري 9.2 متر و نگهداري با سگمنت و تزریق بلافاصله بعد از آن میباشد.با توجه به وضعیت تاسیسات سطحی، زمین شناسی و آب زیرزمینی و میزان روباره و اهمیت مساله ترافیک مقطع 11+600 مورد بررسی قرار گرفته است
.3 وضعیت زمینشناسی مسیر تونل
با توجه به نتایج به دست آمده از مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی و همچنین با در نظر گرفتن مقیاس نقشه، لایههاي خاکی دربرگیرنده مسیر تونل به شش واحد - گونه - زمین شناسی تفکیک شده که این واحدها در جدول 1 معرفی گردیدهاند.در ادامه خصوصیات هر یک از این واحدها به صورت خلاصه در جدول 2 تشریح شده است.
جدول -1 مشخصات واحدهاي زمینشناسی مهندسی تفکیک شده در مسیر تونل
جدول -2 پارامترهاي ژئوتکنیکی واحدهاي زمین شناسی مهندسی مسیر تونل
.4 مراحل ساخت مدل
جهت مدلسازي سه بعدي از نرم افزار FLAC 3D استفاده شده است. براي اینکه شرایط واقعی زمین در نظر گرفته شود بایستی ابعاد مدل انتخابی به نحوي باشد که شرایط مرزي اعمال شده در رفتار کلی مدل کمترین تاثیر را داشته باشد. با در نظر گرفتن موقعیت تونل، ابعاد مدل ساخته شده 50*90*56 انتخاب شد و با توجه به متقارن بودن مدل و روند حفاري، نیمی از مقطع تونل شبیه سازي گردید.بار سطحی در بالاي مدل برابر با 20 کیلوپاسکال در نظر گرفته شد.
پس از رسیدن مدل به تعادل اولیه، حفاري با گام 1.5 متر و با تاخیر زمانی نگهداري سگمنت نصب و بلافاصله تزریق پشت آن اجرا میگردد.براي مدلسازي نگهداري، از المان ساختاري پوسته استفاده شده است. ویژگی هاي مکانیکی المان سپر، پوشش بتنی و لایه تزریق در جدول 3 آورده شده است.
شکل 2 مدل ایجاد شده پس از هندسه سازي و پیشروي دستگاه حفاري و نصب پوشش بتنی در طول حفاري را نشان میدهد.
جدول -3 مشخصات المان سپر، پوشش بتنی و لایه تزریق در مدلسازي
شکل -2 هندسه مدل
.5 رفتارنگاري و ابزاربندي
با توجه به اهمیت پایداري تونل و عبور آن از زیر مناطق فرسوده و پرتردد و اهمیت ترافیک در این مقطع عملیات رفتارسنجی بصورت سیستماتیک انجام شده و عوامل ناپایداريهاي احتمالی مورد بررسی قرار گیرند.سیستم ابزار دقیق در نظر گرفته شده براي رفتارسنجی این مقطع، نشست سنجی سطح زمین بصورت سه نقطه اي، یک نقطه روي محور، و دو نقطه در سمت چپ و راست محور تونل میباشد که آرایش نشست سنجی سطح زمین در شکل3نشان داده شده است. در گراف شکل4 مقادیر نشست ثبت شده در مقطع 11+600 نشان داده شده است.
