تحلیل عددی میزان نشست زمین در مناطق شهری در اثر حفر تونلهای کم عمق

چكیده
جابجایی زمین از مسایل اجتنابناپذیر در حفاریها، ساخت تونلها و فضاهای زیرزمینی در نزدیکی سطح زمین است. حفر تونل در هر عمقی ازخاک منجر به تغییر سیستم توزیع تنشها، رها شدن تنشهای برجا و نشست سطح زمین میشود. این مسئله در مورد تونلهای کمعمق حفرشده در مناطق شهری و به خصوص به هنگام عبور از زیر مناطق مسکونی از اهمیت ویژهای برخوردار است. بنابراین اطلاع از نحوه رفتار تونل ونشستهای ناشی از آن از الزامات طراحی این نوع سازههای زیرسطحی میباشد. به دلیل عبور از زیرمناطق مسکونی، برآورد میزان آسیبهایاحتمالی به سازهها مهم بوده و یکی از قسمتهای اساسی اجرای چنین پروژههایی محسوب میشود.احداث تونلهای کمعمق سبب ایجاد کرنش در اطراف فضای حفاری میشود که این امر باعث آسیب بر سازههای اطراف تونل میگردد. در دهه-های اخیر روشهای تجربی، تحلیلی و عددی بسیاری توسط پژوهشگران مختلف در قالب مقالههای علمی با هدف تخمین حداکثر جابجایی درسطح زمین و در امتداد محور تونل ارائه شده است.در این پایاننامه با مدلسازی سهبعدی بخش فوقانی تونل خط دو قطار شهری کرج با نرمافزار اجزاء محدود پلاکسیس، میزان نشست برآورد شدهاست. این تحلیل عددی در شرایط بدون حضور سازه سطحی) Greenfield 3/ ( انجام شده است. میزان ماکزیمم نشست حاصل در سطح زمین 94 سانتیمتر را ثبت کردهاند، مقدار معقولی / سانتیمتر به دست آمده است. در ادامه با مقایسه نتایج حاصل با نتایج رفتارنگاری پروژه که نشست 4ارزیابی میگردد.

واژههای کلیدی:

پلاکسیس . نشست سطحی . رفتارنگاری

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

مقایسه نتایج همگرایی ایستگاه های تونل انتقال آب چهل چای با روشهای عددی و رابطه تجربی بهينه شده

چكيده
روشهای مختلفی برای پیشبینی همگرایی تونل موجود است. یکی از این روشها، پیشبینی همگرایی تونل با استفاده از برنامهمتلب و جعبهابزار شبکههای عصبی مصنوعی (Artificial Neural Networks (ANNs)) و همچنین جعبهابزار برازش منحنی در محیطبرنامه متلب میباشد. حوزه كاربرد این برنامهها آنچنان گسترده است كه از كاربردهای طبقهبندی گرفته تا كاربردهایی نظیردرونیابی، تخمین، آشکارسازی و ... را شامل میشود .در این تحقیق از دادههای ژئومکانیکی 11 پارامتر متغیر از ویژگیهای تودهسنگ تونلهای مختلف بهعنوان ورودی و نتایج رفتارنگاریهمین تونلها بهعنوان خروجی، در یک شبکه عصبی، آموزش و اعتبارسنجی میشوند و سپس در ادامه رابطه قوسی بهعنوان یکرابطه تجربی محاسبه همگرایی، توسط دادههای مختلف تونل انتقال آب بهینه میشوند. در شبکه عصبی آموزشدیده و تابعبهینهشده، میزان همگرایی ایستگاههای مختلف تونل انتقال آب چهلچای پیشبینی میشود. در پایان، نتایج بدست آمده از شبکهعصبی مصنوعی، همگرایی بدست آمده از رابطه بهینهشده قوسی و همگراییهای قرائتشده ایستگاههای مختلف تونل انتقال آب چهلچای و همچنین مدلسازی با استفاده از روش عددی المان مجزا 3DEC ، مقایسه شدهاند.

واژههای کليدی:

شبکههای عصبی مصنوعی . رابطه قوسی . همگرایی . تونل انتقال آب چهلچای . 3DEC

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

انتخاب مدل رفتاری مناسب برای مدلسازی نشست ناشی از حفر تونل در محيط شهری با استفاده از نتایج رفتارسنجی

چكيده
احداث تونل همواره با ایجاد تغییراتی در محیط اطراف همراه بوده که این تغییرات بصورت نشست در سطح زمین نمود پیدا میکند. اینمسئله در نواحی شهری به دلیل عمق کم و سست بودن زمین از اهمیت ویژه برخوردار است. انتخاب مناسبترین مدل رفتاری برایاستفاده در تحلیلهای عددی از میان مدلهای رفتاری متفاوت موجود برای توصیف رفتار مکانیکی خاک، مرحله ای اساسی در تحلیلهایعددی بشمار میرود، که این مسئله موضوع اصلی این مقاله را تشکیل میدهد. در این تحقیق مدلسازی عددی جابجاییهای ناشی از حفرتونل امیرکبیر در بخش T4 و با استفاده از روش عددی اجزاء محدود انجام شده است. مدلسازی عددی مطابق با شرایط واقعی اجرایی تونلو برای مدلهای رفتاری متفاوت شامل مدل موهر کولمب، مدل کرنش سخت شونده استاندارد، و مدل سخت شونده در کرنشهای کوچکانجام صورت گرفته است. در ادامه نتایج حاصل از تحلیل عددی با نتایج مانیتورینگ مقایسه شده و بهترین مدل رفتاری برای توصیفجابجاییهای ناشی از حفر تونل امیرکبیر پیشنهاد شده است. در نهایت، یک تحلیل پارامتریک بر روی پارامترهای رفتاری اصلی خاک انجامشده و نتایج آنها بررسی شد. مقایسه نتایج تحلیلهای عددی با مقادیر نشست واقعی اندازهگیری شده در بالای تونل نشان میدهد، مقادیرنشست حاصل از تحلیلهای عددی برای عمده مراحل حفر و نگهداری تونل در محدوده بین کمترین و بیشترین مقادیر اندازهگیری شدهقرار دارند. همچنین، نتایج حاصل از مدلهای سخت شونده بیشترین انطباق را با نتایج حاصل از رفتارسنجی دارند. نتایج تحلیلهایعددی با استفاده از مدلهای رفتاری متفاوت نشان میدهند، استفاده از مدلهای پیشرفته که خواص غیرخطی، قبل از شکست و سختی بالای خاک تحت کرنشهای کوچک را درنظر میگیرند، میتواند پیشبینی جابجاییها را در حد قابل قبولی بهبود بخشد.

واژههای کليدی:

نشست تونل شهری . اندرکنش خاک تونل . مدلهای رفتاری خاک . مدل سخت شونده در کرنشهای کوچک

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

انتخاب سيستم نگهداری و طول گام پيشروی در تونل شمارة سه جاده قزوین تنكابن بر اساس آناليز ریسک

چكيده
انتخاب سيستم نگهداری مناسب از مهمترین عوامل تأثيرگذار در اجرای موفق پروژههای تونلسازی است. پس از انجام مطالعاتزمينشناسی مهندسی ساختگاه تونل و بهکارگيری روشهای ردهبندی مهندسی تودهسنگ، مرحلهی طراحی سيستم نگهداری آغازمیشود. در طراحی سيستم نگهداری تونل، معيارهای مختلفی از جمله مدت بهرهبرداری، ایمنی و هزینهها درنظر گرفته میشوند.حفاریهای زیرزمينی در محيطی با عدم قطعيت انجام میشوند و همواره با درصد بالایی از ریسك همراه هستند. آناليز ریسك روشیبرای مقابله با محدودیتهای ناشی از عدم قطعيت میباشد. مدیریت صحيح و به موقع ریسكها، موجب به حداقل رساندن احتمالوقوع یا اثر پيامدهای منفی بر اهداف پروژه خواهد شد. یکی از طرحهای مهم راهسازی در استان قزوین، جاده قزوین به تنکابن ازمسير الموت است. این پروژه دارای 62 تونل است که طولانیترین آن 0044 متر میباشد. هدف از این مطالعه ارائه سيستم نگهداریبهينه و گام پيشروی متناسب برای تونل شماره سه این جاده با استفاده ازآناليز ریسك است. از جمله ابزارهای بکار رفته در اینتحقيق کد نویسی در Flac 2D و شبيهسازی مونتکارلو میباشند. در پایان طبق نتایج حاصل، استفاده از شاتکریت مسلح شده با1 در 6 متری با گام پيشروی 6 متر در هر راند / فيبر فولادی به ضخامت 04 ميلیمتر به همراه راک بولت 0 متری به فواصل 5 پيشنهاد میگردد.

واژههای کليدی:

آناليز ریسك . طراحی نگهداری تونل . Flac 2D . مونتکارلو، تونل شماره . جاده قزوین الموت

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

تحليل پایداری و طراحی سيستم نگهداری اوليه تونل انتقال آب خرمالو در محدوده خاکهای لسی

چكيده
تونلهای انتقال آب خرمالو جهت هدايت آب رودخانه خرمالو با دبي 6 مترمکعب بر ثانیه به مخزن سد نرماب از درنظر گرفته شدهاست. با توجه به قرارگیری بخشي از تونل خرمالو در محدوده خاکهای لسي با قابلیت آماس پذيری بالا، ميبايست در زمان اجرایتونل در اين محدوده تمهیدات خاصي را درنظر گرفت. بنابراين هدف از اين مطالعه ارائه طرح سیستم نگهداری اولیه تونل در محدودهخاکهای لسي و بررسي پايداری آن ميباشد. بررسي پايداری با استفاده از روش تحلیل عددی به کمک نرمافزار 3DFLAC انجامشده است. نتايج بررسي پايداری تونل نشان ميدهد در وضعیت بدون درنظر گرفتن سیستم نگهداری در کف تونل، جابجايي قائم 11/5 سانتيمتر در سقف تونل، بیشتر از حد جابجايي مجاز معیار کرنش بحراني ميباشد، بنابراين تونل پايدار نخواهد بود. همچنین2 سانتيمتر در سقف تونل، در محدوده مجاز معیار کرنش / در حالت ايجاد سیستم نگهداری اولیه در کف تونل، جابجايي قائم 1بحراني قرار دارد، بنابراين تونل در اين وضعیت پايدار خواهد بود که اين امر تأيیدی بر يکي از اصول اساسي روش حفاری ناتم در زمینهای نرم و خاکي يعني ايجاد سريع سیستم نگهداری در کف تونل و ايجاد حلقه حامل بار ميباشد .

واژههای کليدی:

تونل انتقال آب خرمالو . سیستم نگهداری . روش تحلیل عددی . معیار کرنش بحراني . خاک لسي

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

بهینه سازی سیستم نگهداری تونل دوقلوی پونه (زون 9) با استفاده از روشهای تحلیلی و عددی

چكیده
ناپایداری تونلها به دو صورت موضعی و کلی )رمبندگی( رخ میدهد و غالباً مشکلات زمانی و مالی قابل توجهی برای پروژهها بوجود می آورد. درناپایداری های موضعی گوه هایی محدود از سقف و دیواره آزاد شده و به درون تونل می لغزند ولی در ناپایداری های کلی، روباره ناپایدار شده وتونل فرو میریزد. برای بررسی و ارائه راهکار مناسب برای پایدارسازی تونلها، روشهای مختلف تجربی، تحلیلی و عددی موجود میباشد. معمولاًدر محیط های خاکی بهترین راهکار ترکیبی از روشها با درنظر گرفتن پارامترهای هندسی در مدلسازیها، سطح آب زیرزمینی، پارامترهایژئوتکنیکی خاک و ارتفاع روباره برای تحلیل پایداری و پایدارسازی تونلها است.در این مقاله مدلسازی زون خاکی تونل پونه و سیستم نگهداری با استفاده از روش تحلیلی ) نرمافزار (Rocsupport و روش عددی) نرمافزارهای Plaxis 3D و (Phase2 انجام گرفت. آنالیز احتمالاتی نیز با غیرقطعی فرض نمودن پارامترهای ژئومکانیکی خاک شامل مدول یانگ وزاویه اصطکاک داخلی خاک که بیشترین تاثیر در پایداری و ضریب ایمنی محیط ناهمگن تونل را دارند به روش مونت کارلو انجام شد. نتایج این - بررسیها در نهایت به حذف کفبند و ارائه یک سیستم نگهداری بهینه در طاق و پاطاق تونل منجر شده است.

واژههای کلیدی:

تونل دوقلوی پونه . آنالیز احتمالاتی . روش مونت کارلو . تحلیل عددی .

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

استفاده از شاتكریت به عنوان سيستم نگهداری دائم مغار مطالعه موردی: مغار پمپاژ تونل آب بر گلاب

چكيده
سیستم نگهداری نهایی مغار پمپاژ گلاب بر اساس مطالعات اولیه زمینشناسی مهندسی )قبل از حفر مغار(، بتن درجا به ضخامت 06سانتیمتر درنظر گرفته شده بود. با اتمام حفریات و شرایط چون ساخت زمینشناسی مهندسی تودهسنگ دربرگیرنده مغار،نویسندگان مقاله را بر آن داشت تا با انجام زمینشناسی مهندسی نهایی سیستم نگهداری دائم مغار را مورد بازنگری قرار دهند. دربررسی این موضوع جهت تعیین سیستم نگهداری دائم مناسب، پایداری سازه نگهبان در برابر بارهای استاتیكی و دینامیكی وارد برپوشش میبایست مورد بررسی قرار گیرد. این بررسی به دو صورت تحلیل دینامیكی محیط و بارهای دینامیكی حاصل بر سیستمنگهداری و یا استفاده از تركیب بارهای مختلف بر روی بارهای استاتیكی حاصل میشود. استفاده از بتن به عنوان پوشش نهایی درحفریات زیرزمینی با ارتفاع زیاد دارای مشكلات اجرایی از لحاظ قالببندی و بتنریزی بوده و هزینههای قابل توجه ای را شاملمیشود. از این رو در این مقاله پایداری مغار پمپاژ گلاب توسط مدلسازی عددی سه بعدی بررسی شده است. با توجه به ناپیوستهبودن محیط، از نرمافزار المان مجزای سه بعدی جهت بررسی بارهای وارد بر نگهداری دائم مغار استفاده شده است. نتایج نشان دادهكه استفاده از شاتكریت مصلح میتواند به عنوان نگهدارنده دائم مورد استفاده قرار گیرد بطوریكه در نتیجه انجام این روش مشكلات قالببندی و بتنریزی پوشش نهایی از فرایند اجرایی حذف شده و منجر به كاهش هزینه در اجرای پوشش نهایی مغار میگردد.

واژههای کليدی:

نگهداری دائم . مغار . شاتكریت . مدلسازی عددی . المان مجزا

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

ارائه راهكار مناسب برای عبور از مناطق با پتانسيل شدید ریزش و بررسي آن به روش عددی، مطالعه موردی: تونل بلند انتقال آب زاگرس

چكيده
شرايط نامطلوب زمينشناسي مانند حضور زونهاي خرد شده، مناطق گسله، تودهسنگهاي حاوي آب زيرزميني فراوان، احتمالهجوم آب و نشت گاز به داخل تونل، سقوط بلوکهاي سنگي، تودهسنگهاي تحت تنش بالا و مناطق داراي پتانسيل مچاله شوندگيو ... نقش اساسي در عملکرد دستگاه و نرخ نفوذ ماشين تونلزني ) TBM ( دارد. از جمله مشکلاتي که در اکثر تونلهاي سنگي با روشحفاري مکانيزه احتمال وقوع آن وجود دارد، ريزش و سقوط بلوکهاي سنگي در کاترهد و گير افتادن ماشين به دليل عدم اعمالگشتاور لازم جهت چرخش کاترهد ميباشد. از جمله اين تونلها، تونل بلند انتقال آب زاگرس بوده که در بخشي از مسير خود شرايطزمينشناسي بسيار پيچيده اي به نام محدوده زيمکان را پيش رو دارد و با مشکل بيان شده روبرو است. از آنجاييکه اين محدودهداراي طول چشمگيري است لذا استفاده از يک سيستم حفاري پايدار جهت ادامه پيشروي ضروري به نظر ميرسد. در اين مقالهجهت برون رفت از اين بحران استفاده از سيستم تونل پيشرو که در بالاي مقطع اصلي تونل حفر ميگردد ارائه شده است. اينسيستم حفاري توسط مدلسازي عددي سه بعدي مورد بررسي قرار گرفت و نتايج آن نشان داد که تونل پيشرو ميتواند بسياري از مخاطرات روبروي ماشين حفار در تونل بلند انتقال آب زاگرس را برطرف نمايد.

واژههای کليدی:

تونل پيشرو . TBM . ناپايداري سينهکار . فشار وارد بر سپر . مدلسازي عددي . هجوم آب

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

بررسی ریسکهای موجود در پروژههای تونلسازی مكانيزه، با مطالعه موردی تونل انتقال آب گلاب اصفهان با استفاده از روش FMEA

چكيده
در ساخت و سازهای زیرزمینی با توجه به شرایط ناهمگن تودهسنگ و محدود بودن اطلاعات، ریسکهای همراه با اجرا با دقت قابلتعریف نیستند، چرا که عدم قطعیتهای فراوانی در مدل ژئوتکنیکی و زمینشناسی هندسی پروژه وجود دارد. لذا ارزیابی ریسک درپروژههای زیرزمینی از اهمیت ویژهای برخوردار است. هدف ارزیابی ریسک، اندازهگیری ریسکها بر اساس شاخصهای مختلف ازقبیل میزان تاثیر و احتمال وقوع آن میباشد. در این فرآیند، رتبه بندی ریسکها به دلیل مشخص کردن ارجحیت هر ریسک درمقابل سایر ریسکها، از اهمیت بالایی برخوردار است که نقش اساسی در مدیریت ریسکها و برنامهریزی برای مقابله با آنها ایفامینماید. روش تجزیه و تحلیل عوامل شکست و آثار آن) FMEA ( یکی از مناسبترین روشها برای شناسایی، ارزیابی و مدیریتریسکها در پروژههای تونل میباشد، که با نگاه کلی به سیستم میتواند جهت کمینه کردن سطح قابل قبول ریسک در رابطه باهزینه پروژه، زمانبندی و محدودیتهای عملیاتی بکار رود. در این تحقیق به بررسی ریسکهای ممکن در اجرای تونل انتقال آبگلاب در استان اصفهان پرداخته شده است. فاکتورهای ورودی روش FMEA در این پروژه توسط افراد خبره تعیین شدند و در پایان ریسک مچاله شوندگی زمین، به عنوان با اولویتترین ریسک در این پروژه شناسایی شد.

واژههای کليدی:

ارزیابی ریسک . تونلسازی مکانیزه . روش FMEA . تونل گلاب اصفهان

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)

ارزیابی روشهای تعیین ریسک نشست ناشی از تونلسازی در محیط های شهری

چكیده
گسترش روز افزون حفاری زیرسطحی در محیط های شهری به لحاظ محدودیت فضای کاربری و همچنین عدم نظارت کافی امکان ایجادنشست و آسیب به سازههای سطحی میگردد که تاکنون این امر باعث ایجاد خسارات فراوانی گردیده است. در مطالعات پیش و حین ساخت درزمینه تحلیل ریسک نشست تاکنون روشهای مختلفی از جمله استفاده از روشهای دورسنجی و معیارهای تجزیه و تحلیل کیفی و کمی ریسکمورد بررسی قرار گرفته است. آنچه که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است مقایسه دو روش تحلیل ریسک نشست با استفاده از GIS واستفاده از روش محاسبات بر اساس مدلسازی عددی میباشد .دراستفاده از روش سیستم اطلاعات جغرافیایی، تشکیل بانک اطلاعاتی ساختمانها و تعیین پروفیل در نرمافزارهای سیستم اطلاعاتجغرافیایی و در محاسبات با استفاده از روش عددی با استفاده از نرمافزار Bentley Geostructural محاسبات مرتبط صورت پذیرفته است. اماتاکنون این دو روش مورد ارزیابی و مقایسه قرار نگرفته است و آنالیز نشست و ردهبندی ریسک با این دو روش صورت پذیرفته است .پروفیل نشست در روش اول با استفاده از نرمافزار Plaxis محاسبه شده و سپس با استفاده از بانک اطلاعاتی در نرمافزار ARCGIS پیادهسازیشده است اما در روش دوم با استفاده از روشهای تحلیلی مانند Ground loss و سپس انالیز آن با تلفیق هندسه مشخصات ساختمان و تونلریسک نشست مرتبط با ساختمانهای پروژه مشخص گردیده است.نتایج این بررسی نشان میدهد که استفاده از روشهای عددی توصیف کمی و دقیقتری از تعیین ریسک نشست و در نتیجه کلاس اسیب به ساختمان مشخص میگردد همچنین میتوان هر قسمت از ساختمان را که دچار اسیب میگردد طبقه بندی نمود.

واژههای کلیدی:

ریسک نشست . سیستم اطلاعات جغرافیایی . روش نیمه تجربی . محیط شهری . تونلسازی

دومين کنفرانس منطقه ای و یازدهمين کنفرانس تونل ایران (1394)