SUPERVISOR
Saeed Mahdavi,Masoud Cheraghi
سعيد مهدوي (استاد راهنما) مسعود چراغي سيف آباد (استاد راهنما)
STUDENT
Hasan Mousazade
حسن موسي زاده
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Examination surface settlement in line 2 of Isfahan subway
With the growing population, the demand for public traortation and thus the need for tunneling has increased. Controlling ground surface settlement is a very important issue for tunnel excavation in urban areas which are generally excavated in shallow areas. Discussion on deep tunnels is more about ground stress and the deformations of the ground around the tunnel is very important. But in the case of shallow tunnels, especially in urban areas, the settlement issue is of particular importance. Since the small deformations in urban areas can also cause irreparable damage, drilling machines with the capability to support the tunnl face and tunnel walls are commonly used. Today, slurry pressure balanced shields () or earth pressure balanced shields (E) are commonly used. In the past 20 years, mechanized tunneling with E has increased significantly in urban areas. Due to the high speed of excavation as well as lower environmental hazards, the use of Earth pressure balanced shield is very popular in urban areas. Isfahan city metro line 2 has a length of about 24 kilometers, continues from Khomeini Shahr Square to Imam Hossein town and consists of 22 stations. Based on the latest decisions made by the project consultants (metra consulting engineers and research consulting engineers), the Open-cut option has been considered within the Khomeini Shahr Square to Modarres Najafi Boulevard and Underground Option (TBM) from Modarres Najafi Boulevard to Imam Hussein Township. ground surface settlement is an inevitable problem in the construction of tunnels and underground spaces, especially in low overburdens, affecting surface and subsurface structures in urban areas. Excavation of underground structures Causes in-situ stresses release and tunnel deformation which tunnel deformation can be controlled by using an appropriate maintenance system and selecting the appropriate tunneling method. By excavating in urban areas, especially in soft soils such as soft clays and Grain sands in a traditional or mechanized method, Stress conditions change on the ground and will necessarily lead to some deformation. These deformations can lead to settlement at the surface, which can cause serious damages to surface and subsurface structures such as water and sewer networks and service systems. The settlement may be due to a tunnel crest settlement or a collapse in the tunnel face. The response of the existing structures to the settlement due to excavation depends on factors such as their geometry, type of structure, and Generally structural conditions. Ground motions depend on a number of factors including geological conditions, tunnel geometry, tunnel depth, excavation method and quality of contractors performance. Also, the orientation and position of ground movements near the tunnel face are dependent on existing geotechnical conditions such as geostatic stresses, surface loads and groundwater conditions. Therefore, it is necessary to study the tunnel excavation and maintenance methods in urban areas. In this research, ground surface settlement has been investigated using FLAC 3D software. Also The effects of face pressure and twin tunnel excavation on the surface settlement have been investigated. According to the obtained results, with increasing tunnel face pressure, the amount of surface settlement decreases so that by tripling the face pressure, settlement decreases by about 40 %, and this reduction of the settlement is greater for points after the working face than for points before the working face.
با رشد روز افزون جمعيت تقاضا براي توسعهي حمل و نقل عمومي و در نتيجه نياز به تونلسازي نيز افزايش يافته است. کنترل نشست سطح زمين يک امر بسيار مهم براي حفاري تونل در مناطق شهري است که عموماً در مناطق با عمق کم حفر ميشود. با توجه به اينکه در مناطق شهري جابجاييهاي کوچک نيز ممکن است آسيبهاي جبرانناپذيري به بار آورد، از اين رو معمولاً در مناطق شهري از ماشينهاي حفاري با قابليت نگهداري سينهکار و ديواره تونل استفاده ميشود. امروزه معمولاً از سپر حفاري دوغابي ( ) يا سپر متعادل با فشار زمين ( (E ) استفاده ميشود. در 20 سال گذشته حفاري مکانيزه با سپر متعادل با فشار زمين در مناطق شهري افزايش چشمگيري داشته است. به دليل سرعت بالاي حفاري و همچنين خطرهاي محيطي کمتر، استفاده از سپر متعادل با فشار زمين از محبوبيت زيادي در مناطق شهري برخوردار است. خط 2 قطار شهري اصفهان با طول مسيري در حدود بيست و چهار کيلومتر از ميدان شهداي خمينيشهر تا شهرک امام حسين ادامه داشته و شامل 22 ايستگاه ميباشد. براساس آخرين تصميمات اتخاذ شده توسط مشاورين طرح (مهندسين مشاور مترا و مهندسين مشاور پژوهش) گزينهي کانال باز در محدودهي ميدان شهداي خمينيشهر تا بلوار مدرس نجفي و گزينهي زيرزميني ( TBM ) از بلوار مدرس نجفي تا شهرک امام حسين درنظر گرفته شده است. نشست زمين يک مشکل اجتنابناپذير در تونلکاري و فضاهاي زيرزميني به خصوص در روبارههاي کم است، که در مناطق شهري نشست زمين ساختارهاي سطحي و زيرسطحي را تحت تأثير قرار ميدهد. حفاري فضاهاي زيرزميني باعث آزاد شدن تنشهاي برجا و تغييرشکل تونل ميشود که کنترل تغييرشکل تونل با استفاده از سيستم نگهداري مناسب و انتخاب روش مناسب حفاري تونل امکانپذير است. با حفاري در زمينهاي شهري بهخصوص در خاکهاي نرم از قبيل رسهاي نرم و ماسههاي دانهاي به صورت سنتي يا مکانيزه، شرايط تنش در زمين تغيير ميکند و الزاماً تغيير شکلهايي را به همراه خواهد داشت. اين تغيير شکلها ميتواند منجر به نشست در سطح زمين شود که ممکن است باعث آسيبهاي جدي بر سازههاي سطحي و زيرسطحي از قبيل شبکههاي آب و فاضلاب و سيستمهاي خدماتي شود. نشست ممکن است ناشي از نشست تاج تونل و يا ريزش در سينهکار تونل باشد. واکنش سازههاي موجود به نشست بر اثر حفاري به عواملي همچون هندسهي آنها، نوع ساخت سازه و به طور کلي شرايط ساختاري بستگي دارد. حرکات زمين به تعدادي از عوامل از جمله شرايط زمينشناسي، هندسهي تونل، عمق تونل، روش حفاري و کيفيت کار پيمانکاران بستگي دارد. همچنين مقدار جهتگيري و موقعيت حرکات زمين در نزديکي جبههکار تونل، به شرايط ژئوتکنيکي موجود از قبيل تنشهاي ژئواستاتيک، بارهاي سطحي و همچنين شرايط آب زيرزميني وابسته است. لذا در حفاري محيطهاي شهري، بررسي روشهاي حفاري و نگهداري تونل امري ضروري ميباشد. در اين تحقيق نشست سطح زمين با استفاده از نرمافزار FLAC 3D مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين تأثير فشار جبههکار و حفاري تونلهاي دوقلو بر نشست سطح زمين مورد بررسي قرار گرفته است. طبق نتايج بهدست آمده با افزايش فشار سينهکار، ميزان نشست سطح زمين کاهش مييابد بهطوري که با سه برابر شدن فشار سينهکار نشست زمين حدود 40 درصد کاهش مييابد و اين کاهش نشست براي نقاط بعد از سينهکار نسبت به نقاط قبل از سينهکار بيشتر است.