عنوان پایان‌نامه
مطالعه عددی اندر کنش تونل های عمود فاصله نزدیک و مطالعات تفصیلی نشست و حداقل فشار سینه کار
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1972;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49724
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- علی دیانتی
- استاد راهنما
- سیدمحمدفاروق حسینی
- چکیده
- نیاز روزافزون به زیرساخت های موثر و کارآمد در نواحی متراکم شهری، تعداد تونل های ساخته شده را بتدریج در طی دهه های گذشته افزایش داده است. لذا، در این شرایط طراحی و ساخت تونل های جدید در نزدیکی تونل های موجود بسیار محتمل است. در این حالت، بررسی اثرات حفر تونل بر تونل های مجاور موجود در طی و بعد از ساخت تونل جدید، امری ضروری به شمار می رود. در حالی که گزارشات تحقیقاتی بیشماری به مطالعه اندرکنش تونل های موازی پرداخته اند در مورد مطالعه عددی تاثیرات متقابل تونل های شیلد عمود به وضوح این خلا احساس می شود. مطالعه حاضر به تحلیل اندرکنش تونل های عمود 3 و 7 متروی تهران به کمک روش عددی تفاضل محدود سه بعدی می- پردازد. تمرکز ویژه به اثر توالی ساخت بر روی تغییرات جابجایی، ممان و نیروی محوری لاینینگ تونل موجود قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که سه عامل بنیادی؛ توالی ساخت، رژیم تنش منطقه و فاصله تونل ها درجه اندرکنش بین تونل های عمود را کنترل می کند. از بین این سه عامل، رژیم تنش منطقه در اندرکنش تونل های عمود فاصله نزدیک نقش کلیدی را ایفا می نماید ولی از آنجا که عملا تونل های کمی در شرایط 1K> طراحی و ساخته می شوند این پارامتر تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است. لاینینگ تونل کم عمق و عمیق در اثر عبور تونل عمود جدید، بترتیب نشست و بالازدگی را تجربه می کنند و عموما نتایج مشاهده شده در اینجا با نتایج مدل عددی لیو(Liu) و مدل فیزیکی کیم (Kim) مطابقت دارد. تنها تفاوت به حفظ شکل اولیه لاینینگ بعد از حفر تونل جدید مربوط می شود که این مورد به صلبیت بالای لاینینگ نسبت داده شد. از مقایسه دو توالی ساخت متفاوت استنباط شد که نشست سطحی و اثرات اندرکنش جابجایی لاینینگ موجود در حالت عبور تونل عمیق از زیر تونل موجود بیش از حالتی است که تونل کم عمق از بالای تونل عمیق موجود عبور نماید و این اختلاف با افزایش فاصله تونل ها نمایان تر می شود. در پایان مقادیر نشست و فشار حداقل مورد نیاز سینه کار از روش های تحلیلی برای تونل های منفرد محاسبه شد. انطباق نسبتا خوبی بین مقادیر پیش بینی شده تحلیلی و نتایج عددی مشاهده شد.
- Abstract
- The ever-growing need to develop more efficient and effective infrastructure in congested urban areas has led to an gradual increase in the number of constructed tunnels during past decades. Thus, it is highly probable that some new tunnels may need to be designed and constructed nearby existing tunnels. In these cases, it is crucial to investigate the effects of tunneling on the segmental lining of existing adjacent tunnels during and after construction of the new tunnel. Numerous literatures have been dedicated to study interaction between parallel tunnels, whereas, to the author's knowledge, no research has been reported for numerical investigation of closely-spaced perpendicularly crossing shield tunnels. The present research program is intended to study the interaction between Tehran subway crossing tunnels, line 3 & 7, using full 3D numerical technique. Special attention is paid to the effect of construction sequence on variation of deformations, bending moments and axial forces of existing concrete lining. Results indicate that three basic factor; namely, construction sequence , regional stress regime as well as clearance between tunnels control the level of interaction between crossing tunnels. Among three factors mentioned, regional stress regime appears to be the key parameter affecting on closely-spaced crossing tunnels interaction. Since in the tunneling practice, few tunnels are designed and constructed in high horizontal stress field, this parameter has not been paid attention to until now. The concrete lining of shallow and deep tunnel experience settlement and upheaval respectively during the crossing of new tunnel. In general, our predictions presented herein, are consistent with Kim's model tests and Liu's numerical investiagation. The only difference is that the concrete lining maintain initial configuration and does not show irregular deformation after crossing of new tunnel. This phenomena was attributed to the high rigidity of existing segmental lining in present study compared to that of Liu's and Kim's. Comparison between two different construction sequence revealed that displacement interaction effects seems to be much larger when the deep tunnel is installed beneath the shallow tunnel than those when the shallow tunnel is installed over the deep tunnel and this difference is more evident when spacing between tunnels is increased. Finally, the surface settlement and minimum required face support pressure for single tunnels were calculated using analytical approaches available in the literature and then compared with numerical predictions. Relatively good agreement was observed between analytically obtained results and our predicted numerical values.
