تحليل پایداري و طراحی سيستم نگهداري موقت گالري هاي ارتباطی تونلهاي دوقلو: مطالعه موردي متروي اصفهان

چكيده
در سالهاي اخير نياز به طراحي و ساخت تونلهاي شهري، بويژه بمنظور حمل و نقل، افزايش قابل توجهي يافته است. اجراي تونل-هاي بزرگراهي و ريلي به شکلهاي مختلفي صورت ميگيرد که يکي از رايجترين آن حالت دوقلو ) Twin tunnel ( ميباشد. اصولاًايمني اين نوع تونلها با جانمايي گالريهاي ارتباطي ) Cross passage ( در فواصل معين که به صورت عرضي دو تونل را بهممرتبط ميسازند و يا با تعبيه مسيرهاي فرار از داخل تونلها يا شفتهاي اضطراري انجام ميشود. يکي از مسائل خاصي که در تونلهايدوقلو مطرح ميباشد، طراحي و اجراي اين گالريهاي ارتباطي ميباشد. با توجه به حفاري اغلب تونلهاي شهري در خاکهاي سستو نرم آبدار و نيز تمرکز تنش در پايه مياني تونلهاي دوقلو، طراحي و اجراي گالريهاي ارتباطي مستلزم درنظرگيري ملاحظات خاصفني ميباشد. تونل متروي اصفهان داراي طولي در حدود 24 کيلومتر است که در بخشي از مسير خود بصورت تونل دوقلو در نظرگرفته شده که به سبب مسايل ايمني لازم است در فواصلي توسط گالريهاي عرضي ارتباطي به هم مرتبط شوند. در اين مقاله تحليلپايداري و طراحي سيستم نگهداري اوليه گالريهاي ارتباطي تونل متروي اصفهان با استفاده از روش عددي تفاضل محدود )نرم افزار Flac 3D ( بصورت سه بعدي مورد بررسي قرار گرفته است.

واژه هاي کليدي:

تونل دوقلو . گالري ارتباطي . مدلسازي عددي . تونل هاي شهري . زمين سست

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

ارائه روشی براي آببندي خروج از ایستگاه دستگاه TBM (مطالعه موردي خط 2 قطار شهري تبریز)

چكيده
یکی از مشکلات و معضلات حفاری با دستگاه TBM در ورود و خروج این دستگاه از ایستگاه میباشد و در صورتی که حفاری در زیر ترازآب زیرزمینی انجام شود، بدلیل ورود آب به داخل ایستگاه از فاصله بین شیلد و زمین این مشکل دوچندان میگردد. از طرف دیگر درصورت عدم آببندی و مسدود نکردن درزه و شکافها، فشار گیری توسط اپراتور با استفاده از فوم حفاری جهت حفظ فشار سینهکار بامشکل مواجه خواهد شد که این امر باعث ایجاد نشست در سطح زمین میگردد. در این مقاله سعی شده است سیستم آببندی مطمئنهنگام خروج دستگاه TBM از ایستگاه ارائه و نحوه اجرا و ساز و کار این سیستم جهت فشارگیری مطمئن دستگاه TBM با استفاده ازسیستم EPB جهت جلوگیری از نشست سطح زمین بیان شود. بدین منظور، از تجربیات آببندی در هنگام خروج دستگاه TBM ازایستگاه در پروژههای داخل کشور و مقالات خارجی استفاده گردیده تا پس از تلفیق روشهای مختلف، دستورالعملی جامع و بدون نقصبرای سیستم آببندی ارائه گردد، چرا که در بررسی روشهای مختلف نقاط ضعفی مشاهده میشود که باعث ایجاد خلل در روند اجرائی و عملی آببندی میگردد.

واژه هاي کليدي:

سیستم آببندی . دستگاه TBM

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تعيين ميدان تنش و مقادير جابجايي در اطراف فضاي زيرزميني دايره اي شكل در شرايط توده سنگ الاستيك به روشهاي مختلف

چكيده
تعيين ميدان تنش )تمركز تنش( و برآورد جابجايي اطراف يك فضاي دايره اي قرار گرفته در عمق در شرايط توده سنگ الاستيك مورد علاقه درزمينه هاي معدن، عمران و نفت مي باشد. به عنوان مثال در تونلهاي معدني يا عمراني با برآورد ميدان تنش و تمركز تنش و مقايسه آن با مقاومتتوده سنگ مي توان برآورد خوبي از ناپايداري هاي احتمالي ناشي از تمركز تنش در اطراف تونل به دست آورد. به اين منظور مي توان از روشهايمختلف تحليلي استفاده نمود كه در اين مقاله سه روش اصلي مورد بررسي قرار گرفته است كه عبارتند از:الف استفاده از مقاومت مصالح )استوانه جدار ضخيم( -ب استفاده از توابع تنش ايري ) - Airy Stress Function )ج استفاده از توابع با متغير هاي مختلط ) - Complex Variable )در اين مقاله هر كدام از اين روشها به تفصيل مورد بررسي قرار گرفته است. در اين راستا جزئيات هر روش و چگونگي استفاده از روابط برايتعيين ميدان تنش ) تمركز تنش( و مقادير جابجايي ايجاد شده در اطراف فضا ) ناشي از حفاري( به دست آمده است. سپس به عنوان موارد عملياز كاربرد روشهاي تحليلي حالتهاي خاص فقط فشار خارجي و فقط فشار داخلي مورد بررسي قرار گرفته است.

واژه هاي کليدي:

تونل . ميدان تنش . جابجايي

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

تعيين فاصله بهينه بين تونلهاي دوقلو در محيطهاي شهري (مطالعه موردي: تونلهاي شوشتري)

چكيده
امروزه در بسياري از مناطق شهري، خصوصاً در نواحي با تراكم جمعيتي زياد، كمبود فضاهاي سطحي و همچنين نياز به رفت و آمدسريع و آسان، منجر به افزايش تقاضا براي احداث تونلهاي كم عمق به منظور توسعه شبكه حمل و نقل شده است. عمق كم ومقطع بزرگ اين تونلها ضرورت دقت بيشتر در طراحي، جانمايي و فاصله بين تونلهاي دوقلو را بيان مي كند. لذا بررسي و ارزيابي ازاندركنش بين تونلهاي دوقلو نقش موثري در جلوگيري از وقوع خسارت و آسيب به سازه نگهدارنده تونل و نيز سازه هاي سطحي راايفا ميكند. در پژوهش حاضر با استفاده از روش عددي تفاضل محدود، الگوي حفاري پيشنهادي تونلهاي دوقلوي شوشتري درمحيط نرم افزاري FLAC 2D ver 8.0 شبيه سازي شده و نتايج شبيه سازي جهت ارزيابي عملكرد سيستم نگهداري پيشنهادي وتعيين فاصله بهينه بين دو تونل استخراج گرديد. مقدار و توزيع نيروهاي اعمالي بر سسيتم نگهداري پيشنهادي، بهمراه مقدار و توزيعتنش ها، بعنوان ابزاري براي تعيين فاصله بهينه بين دو تونل قرار گرفته است. نتايج بررسي ها نشان ميدهد كه از بين اعدادپيشنهادي 42،01،02 و 41 متر بعنوان عرض پايه قرار گرفته بين دو تونل، فاصله 42 متري تامين كننده پايداري لازم بوده و تاثير آن بر روي نيروهاي اعمالي و ميزان تغيير شكل ها كمتر از ساير فواصل مي باشد.

واژه هاي کليدي:

تونل دوقلو . مدلسازي عددي . تنش . لنگه

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

آزمایش هاي اجرایی براي شناسایی و استفاده از فوم مناسب جهت بهسازي خاک در حفاري مكانيزه

چكيده
بهسازی خاک توسط تزریق افزودنيهای مناسب در طول عمليات حفاری از قسمتهای مختلف دستگاه به خاک حفاری برای بهبودعملکرد تونلسازی استفاده ميشود. این بهبود عملکرد به شکلهای مختلف مانند کاهش سایش در صفحه و ابزارهای کاترهد دستگاه،بهبود پایداری جبهه کاری تونل، کنترل بهتر نشستهای سطحي، بهبود جریان انتقال مصالح حفاری شده به نقاله مارپيچ، کاهشکلاگينگ در چمبر، کنترل بهتر جریان آب زیرزميني، کاهش گشتاور کاترهد و نقاله مارپيچ و تبدیل مصالح حفاری به توده پلاستيکنتيجه ميشود. بهسازی اغلب بوسيله تزریق فوم، پليمر، آب یا بنتونيت به قسمت سينه کار تونل، چمبر و نقاله مارپيچ انجام ميشود.انتخاب نوع بهساز خاک اساساً بستگي به نوع خاک، شرایط زمينشناسي)آب زیرزميني و نفوذپذیری خاک( و ویژگيهای دستگاهحفار )نقاط تزریق، کله حفار بسته یا باز، نوع توليدکننده فوم و ... ( دارد. مهمترین اصلاحگرهای خاک، فوم و پليمر هستند. اگرچه درمواردی بدليل شرایط موجود، افزودنيهای دیگری مانند مواد ضدکلاگينگ یا ضدسایش به اصلاحگرهای خاک افزوده ميشود. در ابتداتوصيف مشخصات بهينه برای مصالح حفاری بصورت کيفي تعریف ميشد و خاک مناسب معمولا با شرایطي همچون حالت خميری،شکلپذیر یا قوام نرم مشخص ميشد اما در سالهای اخير محققين زیادی سعي کردهاند چگونگي تشخيص مشخصات خاک را اغلب بااستفاده از آزمایش اسلامپ یا بسياری آزمایشهای پيچيده مانند خروج خاک از مخزن تحت فشار با یک نقاله مارپيچ به صورت کميتعریف کنند. این مطالعات در هر دو خاکهای غيرچسبنده و رسي گسترش پيدا کردهاند. همچنين مطالعات متعددی امکان استفادهاز بهسازی و مواد شيميایي در انواع مختلف خاک را بررسي کردهاند، که بيشتر به سه گروه خاکهای غيرچسبنده )ماسه و شن(،سيلت و رس و توده خاک تقسيم بندی ميشود. در این گزارش نحوه انجام این آزمایشات برای فوم و مخلوط خاک و فوم معرفي وبررسي ميشود تا به کمک آنها بتوان با انتخاب فوم مناسب و مقادیر بهينه پارامترهای فوم و یا در صورت لزوم اضافه نمودن پليمر، به مخلوط خاک و فومي با ویژگيهای مناسب برای حفاری با ماشين حفار دست یافت.

واژه هاي کليدي:

فوم . ماشين حفاری . آزمایش اجرایي . مخلوط خاک و فوم

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

كنترل پدیده فشارندگی در تونل پونه با سيستم نگهدارنده پلاستيک شونده

چكيده
باتوجه به صرف هزینه های بسیار برای احداث و پایداری تونل هایی که در عمق زیاد و جنس ضعیف واقع شدهاند، ارائه راهکارهاییبرای کاهش هزینه های نگهداری و نیروهای داخلی در اثر پدیده فشارندگی 1 در سازه نگهبان از اولویت های مهندسین طراح می باشد.در همین راستا به منظور دست یابی به بهینه ترین سیستم نگهداری در تونل پونه، واقع در آزاد راه اراک خر مآباد، برای اولین بار در -کشور سعی شد سیستم نگهداری پلاستیک شونده 2 )انعطاف پذیر( برای زون فشارنده طراحی شود. همچنین به منظور ارائه مزایا اینروش نگهداری، سیستم نگهداری پلاستیک شونده با سیستم نگهداری اجرا شده )صلب( تونل مقایسه شده است. با استفاده از روابطتجربی و تحلیلی به تشخیص پدیده فشارندگی پرداخته شده است. سپس رفتار توده سنگ در بر گیرنده تونل با در نظر گرفتن شرایطفشارندگی توسط نرم افزار عددی Phase.2D.ver8 شبیه سازی گردید. در انتها سیستم نگهداری پلاستیک شونده )انعطاف پذیر(جهت کنترل شرایط فشارندگی تونل طراحی شده است. برپایه مدل های عددی ساخته شده، تغییرات تنش و نیرو برای هر سیستمنگهداری به صورت مجزا بررسی شده. پس از مقایسه این سیستم های نگهداری براساس شرایط زمین، بهینه ترین سیستم نگهداریانتخاب و ارائه خواهد شد. لازم بذکر است طراحی بتن مسلح تونل براساس آیین نامه ACI آمریکا و با استفاده از نرم افزار Sap.Ver.14  انجام شده است. بعلت ترخیص تنش رخداده در سیستم نگهداری پلاستیک شونده )انعطاف پذیر(، نیروهای داخلیکمتری بر سازه نگهبان تونل وارد شده است. این روند از یک سو سبب کاهش هزینههای سیستم نگهداری خواهد شد و از سوی دیگر سبب کنترل پدیده فشارندگی و در نهایت افزایش ضریب ایمنی تونل می شود.

واژه هاي كليدي:

فشارندگی . تونل پونه . سیستم نگهداری . پلاستیک شونده(انعطاف پذیر)

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی اثر مدل هاي رفتاري مختلف در پيش بينی تغييرشكلهاي سطح زمين ناشی از حفر تونل

چكيده
34 متر و ارتفاع 31 متر میباشد. / 4 متر و فضایی با عرض 5 / زیرگذر ضربعلیزاده یک تونل شهری واقع در جنوب شهر تهران با روباره 5این تونل، از یک مقطع چند قوسی ساخته شده و به روش NATM حفاری می گردد. پوشش اولیه از سیستم شاتکریت و لتیس گیردراستفاده شده و پوشش نهایی از بتن مسلح با ضخامت کلی 51 سانتیمتر استفاده شده است. محیط خاکی با تناوب لایههای درشتدانه وریزدانه است و سطح آب خیلی پایین است. تونل از زیر خطوط راه آهن ریلی عبور می نماید و مورد اثر بار قطار می باشد. یکی از مباحثی کههمیشه در مدل سازی سازههای ژئوتکنیکی موردبحث و اهمیت است این است که رفتار تغییرشکلی و تنشی خاک از چه الگویی تبعیتمی کند. مسائلی همچون گودها و تونلها که با پایداری و تغییرشکل فضای زیرزمین مربوط است حساسیت بیشتری به مدل های رفتاریخاک نشان میدهد. انتخاب مدل رفتاری اهمیت زیادی دارد از این نظر که از درگیر شدن مدل های ساده با ویژگی های نامربوط مسئلهجلوگیری می کند. یک مدل خاک باید کلی باشد و مستقل از مسائل فرمول بندی گردد. مدل رفتاری رابطه بین نیرو و تغییرمکان راتشکیل می دهد. یکی از مراحل اصلی در مدل سازی انتخاب مدل رفتاری سازگار با نوع خاک، نوع مسئله و میزان اطلاعات در دسترسمی باشد.یکی از مدل های رایج برای خاک و سنگ مدل موهر کولمب است که به دلیل تعداد کم پارامترهای ورودی و درک فیزیکی -ملموس از آن، در بسیاری از پروژه ها و مسائل انتخابی معقول است؛ اما در مسائل خاص همچون خاکبرداری و تونل، مدل های کمیپیچید هتر و هوشمندتر که از تکامل معیار موهر کولمب حاص لشده می تواند پاس خهای واق عگرایانه تری ارائه دهد. یکی از این مدل ها مدل -خاک سختشونده ) Hardening Soil Model ( است که تاریخچه تنش را در نظر می گیرد و بین بارگذاری و باربرداری تفاوت قائل است.دیگر مدل، مدل الاستیک غیرخطی در نوع مدل هاپیربولیک است که روابط غیرخطی بین تنش برشی )انحرافی( و کرنش برشی )انحرافی(می تواند در نظر گرفته شود. با استفاده از این مدل، رفتار تغییرشکلی خاکبرداری عمیق و تونل ها به دقت پیش بینی می شود. مدل هایموردبررسی در اینجا مدل های موهر کولمب یک مدل پلاستیک کامل، مدل سختشونده یک مدل الاستوپلاستیک هایپربولیک و چند -مدل دیگر است که به عنوان الگوی رفتاری محیط اطراف تونل مذکور استفاده شده و با نتایج ابزار دقیق مقایسه شده است. مشاهده می شودمدل الاستوپلاستیک سختشونده، مدل مناسبی برای این گونه مسائل است و پاسخهای واق عگرایانه تری از دیگر مدل ها ارائه میدهد.

واژه هاي کليدي:

تونل . مدل رفتاری . موهر کولمب . مدل سختشونده . حفاری مرحله ای

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی فنی و اقتصادي امكان جایگزینی امولایت با آنفو در حفریات زیرزمينی (مطالعه موردي پروژه تونل هاي جاده جایگزین هراز)

چكيده
امکان جایگزینی امولایت با آنفو در عملیات حفاری زیرزمینی همواره مورد نظر شرکت های پیمانکاری بوده تا با توجه به اختلاف4 برابری(، با جایگزینی این مواد، هزینه های تونل سازی کاهش یابد. بر این اساس، / هزینه های تامین آنفو و امولایت)نسبت اختلاف 6در این تحقیق مقایسه فنی بین خواص مواد منفجره آنفو و امولایت، مقایسه تراز یا تعادل اکسیژن)اکسیژن بالانس( در فرآیند انفجار،سرعت و قدرت انفجار، حساسیت، میزان تولید گازهای سمی حاصل از انفجار امولایت و آنفو، حداقل قطر)قطر بحرانی( فشنگ و ...انجام گرفت. سپس به منظور برآورد و تعیین اختلاف هزینه جایگزینی آنفو و امولایت، برای یک تونل دو طرح چالزنی و انفجار برایشرایط استفاده از چاشنی الکتریکی و نانل تهیه شد و بر اساس طرح های انفجاری هزینه های ناشی از تغییر مواد منفجره محاسبهگردید. تاثیر جایگزینی این دو ماده منفجره بر سیستم تهویه و افزایش هزینه های تهویه نیز در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت.در انتها بر اساس نتایج مقایسه فنی و اقتصادی جایگزینی امولایت با آنفو برای حفریات زیرزمینی، جمع بندی و نتیجه گیری صورتگرفت تا برای شرایط مشابه مناسب ترین انتخاب از بین گزینه های امولایت چاشنی الکتریکی، آنفو چاشنی الکتریکی و آنفونانل انجام گیرد.

واژه هاي کليدي:

بررسی فنی . اقتصادی . جایگزینی . آنفو . امولایت

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

طراحی تامپون بتن پلاستيک جهت پایدارسازي چشمه تونل در محل ورود و خروج ماشين حفاري از باکس ایستگاه

توالی اجرای ایستگاهها و تونل مترو در دو حالت کلی امکانپذیر است. در حالت اول حفاری تونل انجام شده و پس از اتمام حفاریتونل، ایستگاههای مسیر با جمع آوری یا تخریب سگمنتها حفاری میشود. در حالت دوم، ابتدا حفاری ایستگاه انجام شده و ماشینحفاری از فضای خالی ایستگاه عبور خواهد کرد. از جمله موضوعاتی که به هنگام عبور ماشین حفاری از ایستگاه مطرح خواهد شد،بحث پایداری دیواره ایستگاه در محل ورود و خروج ماشین حفاری میباشد. دیواره ایستگاه در محل ورود و یا خروج ماشین حفاری بهدو شکل ایجاد چشمه نرم و یا ایجاد چشمه تونل اجرا میشود. در چشمه نرم، دیواره حایل و سازههای نگهبان ایستگاه در محل ورودو یا خروج ماشین حفاری به جای آرماتورهای فلزی با استفاده از میلههای فایبرگلاس تسلیح شده به نحوی که توسط ماشین قابلحفاری باشد. چشمه تونل نیز در دیواره شفت ایستگاه با بریدن شمعهای متناظر و تخریب سازه نگهبان ایستگاه در محل ورود و یاخروج ماشین حفاری ایجاد میشود. بهبود مشخصات مقاومتی زمین با استفاده از روشهای مختلفی چون تزریق، اجرای شمعهایبتن پلاستیک )تامپون(، اجرای میخکوبی از جنس فایبرگلاس و ... از جمله تمهیداتی است که میتوان پیش از بازکردن چشمه تونلبمنظور نگهداری جبهه کار حفاری بکار برد. در این مقاله سعی بر آن است تا پایدارسازی چشمه تونل در ایستگاه D7 خط 7 مترویتهران با استفاده از اجرای تامپون بتن پلاستیک با بکارگیری روش عددی با استفاده از نرم افزار عددی تفاضل محدود Flac3D موردبررسی قرار گیرد.

واژه هاي کليدي:

مدلسازی عددی . پایداری جبهه کار . ماشینهای EPB . عبور از ایستگاه . چشمه تونل

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی اثر همزمان حفر تونل هاي سطحی و بارهاي لرزه اي بر روي پروفيل نشست سطح زمين (بررسی موردي تونل ضربعلی زاده مداح)

چكيده
زیرگذر ضربعلیزاده - 43 متر و ارتفاع 41 متر می- / 3 متر و فضایی با عرض 5 / مداح یک تونل شهری واقع در جنوب شهر تهران با روباره 5باشد. این تونل، از یک مقطع چندقوسی ساخته شده و به روش NATM حفاری می گردد. پوشش اولیه از سیستم شاتکریت و لتیسگیردر استفاده شده و پوشش نهایی از بتن مسلح با ضخامت کلی 51 سانتیمتر استفاده شده است. این تونل از زیر خطوط راه آهن ریلیمی گذرد و نقش مواصلاتی مناطق دو طرف خط ریلی را دارد. تغییرشکل های سطح زمین که تونل زیر آن حفر می گردد از جهاتی موردتوجه است. اولا زمین منطقه مسکونی است و اجتناب از نشست های کلی و دوران پی، محدودیت هایی برای حداکثر تغییرمکان ایجادمیکند. دوما ممکن است پروژه محل عبور ترافیک و تاسیسات شهری باشد، که در آن صورت تغییرشکل هایی که باعث ترک های عمیقدر روسازی راه و آسیب جدی به تاسیسات مدفون می شود باید به حداقل برسد. سوما ممکن است سطح زمین محل عبور ریل باشد و حفرتونل ممکن است موجب نشست زمین و متعاقبا جدایش سطح زمین و ریل گردد که موضوعی خطرزاست. در این پروژه، با توجه بهمسکونی بودن منطقه و عبور تونل از زیر خطوط ریلی، هر سه مورد صدق میکند. همچنین حفر تونل در زمانی صورت می گیرد که خطوطریلی در شرایط سرویس دهی می باشد و در این شرایط کنترل های لازم باید صورت گیرد تا اثرات حفر بر سازه های مجاور به حداقلممکن کاهش یابد.روشن است عبور و مرور قطار باعث ایجاد ارتعاشاتی می گردد که باعث نشست سطحی می گردد. این نشست به دو بخش گذرا و ماندگارتقسیم می گردد که بخش ماندگار اهمیت بیشتری دارد. با مدلسازی تونل به روش به دو بخش گذرا و ماندگار تقسیم می گردد که بخشماندگار اهمیت بیشتری دارد. با مدلسازی تونل به روش FEM و همچنین مدلسازی ارتعاش به صورت شتاب زمان، تحلیل دینامیکیصورت می پذیرد. نهایتا نتایج نشست سطحی برداشت می گردد و شرایط طراحی و مدلسازی استاتیکی و دینامیکی با نتایج ابزار دقیق مقایسه می گردد.

واژه هاي کليدي:

تونل . ارتعاش سطحی . پروفیل نشست . حفاری مرحله ای

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)