بررسی تاثیر فشار سینه کار حفاری تونل بر روی قنات با استفاده از مدلسازی عددی (مطالعه موردی: خط 2 متروی تبریز)

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران

2 گروه مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی سهند

3 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی سهند

چکیده

با توجه به نیازهای روزافزون برای ساخت تونل‌های جدید، موضوع تقاطع تونل با سازه‌های زیرزمینی (قنات) بیشتر مورد توجه مهندسان و محققان قرار گرفته است. هنگامی که تونلی با قطر بزرگ در مجاورت سازه‌های زیرزمینی موجود (قنات) حفر شود باعث ایجاد تغییراتی در شکل، جابجایی‌ها، ممان‌ها و نیروهای محوری تولید شده و تنش‌های کششی و فشاری خواهد شد. در این مقاله به منظور بررسی تاثیر فشار سینه‌کار در حفاری تونل خط 2 متروی تبریز بر روی قنات‌های موجود در کیلومتراژ 750+3 از نرم‌افزار عددی FLAC3D استفاده شده است. در مدل عددی فاصله تونل از قنات در دوحالت 2/5 و 5 متری و نیز دو حالت با زوایای موازی (صفر درجه) و عمود (90 درجه) تونل نسبت به قنات در نظر گرفته شده و به بررسی مقدار مجاز جابجایی‌های قنات و تونل پرداخته شده است. به منظور صحت سنجی مدل عددی نتایج حاصل از مدلسازی با نتایج ابزاربندی و روابط تحلیلی مقایسه گردیده است. نتایج نشان داد که میزان اختلاف نتایج مدل عددی با نتایج ابزاربندی در حدود 8 درصد و در مقایسه با روابط تحلیلی حدود 3 درصد می‌باشد. بر اساس نتایج مدلسازی عددی با افزایش فشار میزان جابجایی‌های اتفاق افتاده در سیستم نگهداری قنات و زمین تا 60 درصد کاهش می‌یابد و با کاهش فشار جابجایی‌های رخ‌داده زیادتر می‌شود. همچنین افزایش فشار سبب کاهش 27 تا 42 نیروی محوری به وجود آمده در سیستم نگهداری قنات می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Tunnel Face Support Pressure Effects on the Aqueduct Using Numerical Modeling (Case Study: Tabriz Metro Line 2)

نویسندگان [English]

  • Mehdi Soleymani Gharagol 1
  • Hamid Chakeri 2
  • Mohammad TaghiNasab 3
1 Department of Civil Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
2 Department of Mining Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
3 Department of Mining Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Due to the increasing need for the construction of new tunnels, the intersection of tunnels with underground structures (aqueducts) has been given more attention by engineers and researchers. When a large-diameter tunnel is excavated in the vicinity of existing underground structures (aqueducts), it will cause changes in the shape, displacements, moments and axial forces produced, as well as tensile and compressive stresses. In this article, the effect of face pressure is investigated by numerical software FLAC3D in the tunnel excavation of Tabriz urban railway line 2 on existing aqueducts at 3+750 km. In the numerical model, the distance of the tunnel from the aqueduct in two cases of 2.5 and 5 meters, as well as two cases with parallel (zero degrees) and perpendicular (90 degrees) angles of the tunnel to the aqueduct are considered, and the permissible displacements of the aqueduct and tunnel are considered Been investigated. In order to validate the numerical model, the results of modelling have been compared with the results of instrumentation and analytical relationships. The results showed that the difference between numerical model results and instrumented results is about 8% and compared to analytical relations is about 3%. Based on the results of numerical modelling, with the increase in pressure, the amount of displacements in the aqueduct and ground maintenance system decreases by 60%, and with the decrease of pressure, the displacements are increasing. Also, increase in face pressure causes a reduction of 27% to 42% in axial forces generated in the aqueduct maintenance system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aqueduct
  • Face Support Pressure
  • Surface Settlement
  • Numerical Modeling
  • FLAC3D