SUPERVISOR
Saeed Mahdavi,Masoud Cheraghi
سعید مهدوی (استاد راهنما) مسعود چراغی سیف آباد (استاد راهنما)
STUDENT
Hasan Mousazade
حسن موسی 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 جمعیت تقاضا برای توسعهی حمل و نقل عمومی و در نتیجه نیاز به تونلسازی نیز افزایش یافته است. کنترل نشست سطح زمین یک امر بسیار مهم برای حفاری تونل در مناطق شهری است که عموماً در مناطق با عمق کم حفر میشود. با توجه به اینکه در مناطق شهری جابجاییهای کوچک نیز ممکن است آسیبهای جبرانناپذیری به بار آورد، از این رو معمولاً در مناطق شهری از ماشینهای حفاری با قابلیت نگهداری سینهکار و دیواره تونل استفاده میشود. امروزه معمولاً از سپر حفاری دوغابی ( ) یا سپر متعادل با فشار زمین ( (E ) استفاده میشود. در 20 سال گذشته حفاری مکانیزه با سپر متعادل با فشار زمین در مناطق شهری افزایش چشمگیری داشته است. به دلیل سرعت بالای حفاری و همچنین خطرهای محیطی کمتر، استفاده از سپر متعادل با فشار زمین از محبوبیت زیادی در مناطق شهری برخوردار است. خط 2 قطار شهری اصفهان با طول مسیری در حدود بیست و چهار کیلومتر از میدان شهدای خمینیشهر تا شهرک امام حسین ادامه داشته و شامل 22 ایستگاه میباشد. براساس آخرین تصمیمات اتخاذ شده توسط مشاورین طرح (مهندسین مشاور مترا و مهندسین مشاور پژوهش) گزینهی کانال باز در محدودهی میدان شهدای خمینیشهر تا بلوار مدرس نجفی و گزینهی زیرزمینی ( TBM ) از بلوار مدرس نجفی تا شهرک امام حسین درنظر گرفته شده است. نشست زمین یک مشکل اجتنابناپذیر در تونلکاری و فضاهای زیرزمینی به خصوص در روبارههای کم است، که در مناطق شهری نشست زمین ساختارهای سطحی و زیرسطحی را تحت تأثیر قرار میدهد. حفاری فضاهای زیرزمینی باعث آزاد شدن تنشهای برجا و تغییرشکل تونل میشود که کنترل تغییرشکل تونل با استفاده از سیستم نگهداری مناسب و انتخاب روش مناسب حفاری تونل امکانپذیر است. با حفاری در زمینهای شهری بهخصوص در خاکهای نرم از قبیل رسهای نرم و ماسههای دانهای به صورت سنتی یا مکانیزه، شرایط تنش در زمین تغییر میکند و الزاماً تغییر شکلهایی را به همراه خواهد داشت. این تغییر شکلها میتواند منجر به نشست در سطح زمین شود که ممکن است باعث آسیبهای جدی بر سازههای سطحی و زیرسطحی از قبیل شبکههای آب و فاضلاب و سیستمهای خدماتی شود. نشست ممکن است ناشی از نشست تاج تونل و یا ریزش در سینهکار تونل باشد. واکنش سازههای موجود به نشست بر اثر حفاری به عواملی همچون هندسهی آنها، نوع ساخت سازه و به طور کلی شرایط ساختاری بستگی دارد. حرکات زمین به تعدادی از عوامل از جمله شرایط زمینشناسی، هندسهی تونل، عمق تونل، روش حفاری و کیفیت کار پیمانکاران بستگی دارد. همچنین مقدار جهتگیری و موقعیت حرکات زمین در نزدیکی جبههکار تونل، به شرایط ژئوتکنیکی موجود از قبیل تنشهای ژئواستاتیک، بارهای سطحی و همچنین شرایط آب زیرزمینی وابسته است. لذا در حفاری محیطهای شهری، بررسی روشهای حفاری و نگهداری تونل امری ضروری میباشد. در این تحقیق نشست سطح زمین با استفاده از نرمافزار FLAC 3D مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر فشار جبههکار و حفاری تونلهای دوقلو بر نشست سطح زمین مورد بررسی قرار گرفته است. طبق نتایج بهدست آمده با افزایش فشار سینهکار، میزان نشست سطح زمین کاهش مییابد بهطوری که با سه برابر شدن فشار سینهکار نشست زمین حدود 40 درصد کاهش مییابد و این کاهش نشست برای نقاط بعد از سینهکار نسبت به نقاط قبل از سینهکار بیشتر است.