بررسی اثر اندرکنش تونل-سازه بر نشست ساختمان‌های سطحی به روش عددی

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 7، دوره 26، شماره 1، بهمن 1393، صفحه 101-120   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v26i1.44046

نویسندگان

وهاب بشارت^{* 1}؛ محمد داوودی²؛ محمد کاظم جعفری²

¹دانشگاه آزادی واحد علوم تحقیقات

²پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله

چکیده

امروزه با توجه به توسعه‌ی محیط‌های شهری و افزایش روزافزون جمعیت و مشکلات ترافیکی شهرهای بزرگ، همواره ساخت فضاهای زیرزمینی به‌عنوان یک راهکار مدنظر می‌باشد. ساخت این گونه سازه‌ها در محیط شهری و با وجود ساختمان‌های مسکونی بلند مرتبه، مستلزم تحلیل‌های دقیق اندرکنشی خاک و سازه خواهد بود. تحقیقات قبلی محققان بیانگر تفاوت نتایج ناشی از تحلیل‌های روش‌های حل بسته و روش‌های عددی اندرکنشی می‌باشد. در این تحقیق تونل نیایش-صدر در شمال تهران به دهانه‌ی حفاری حدود 14 متر که به روش حفاری مرحله‌ای درحال حفاری و ساخت می‌باشد مورد بررسی قرار گرفته است. تونل مورد بررسی در مناطقی از شهر، از مجاورت سازه‌های سطحی بلند عبور می‌کند که روش حفاری انتخابی باعث ایجاد تغییرمکان در این سازه‌های سطحی خواهد شد. در بررسی حاضر به روش عددی و با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود PLAXIS 2D، به بررسی اثر اندرکنش تونل و سازه‌ی سطحی پرداخته شده است و عوامل مؤثر بر این اندرکنش نظیر وزن سازه‌ی سطحی، سختی فونداسیون مورد بررسی دقیق‌تر قرار گرفته است. در روش عددی استفاده‌شده، از مدل رفتاری موهر-کولمب برای خاک و مدل ارتجاعی خطی برای مصالح بتن تونل و سازه استفاده گردیده است. نتایج نشان دهنده‌ی افزایش نشست‌ها تا حدود 15% با در نظر گرفتن این عوامل می باشد. با توجه به تنوع سازه‌ها از نظر نوع، موقعیت قرارگیری و نیز فاصله‌ی عمودی آن‌ها با تونل، امکان اختصاص یک مدل خاص برای کل سازه‌های موجود در مسیر وجود ندارد. هم‌چنین معیارهای ارزیابی رفتار سازه‌های سطحی در برابر نشست‌های ناشی از تونل‌سازی نیز تنوع زیادی داشته است که نتایح یکسانی نیز از این روش‌ها به‌دست نمی‌آید. در این تحقیق ضمن ارائه‌ی یک راهکار مناسب برای کنترل رفتار سازه برپایه‌ی نتایج تحلیل، طی یک مطالعه‌ی موردی به بررسی موقعیت قرارگیری سازه‌ها در برابر تونل نیز پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها

تونل؛ روش حفاری مرحله‌ای؛ اندرکنش؛ سازه‌ی سطحی؛ روش عددی اجزای محدود؛ نشست

مراجع

1. Peck, R., "Deep Excavation and tunneling in soft ground", state of art., 7th ICSMFE, pp. 226-290, (1996).

2. Mair, R., Taylor, R., Burland, J., "prediction of ground movments and assessment of risk of building damage due to board tunneling", Geotecnical aspects of underground construction in soft ground, Balkema, Rotterdam, pp. 713-718, (1996).

3. Mair, R., Taylor, R., O Reilly, M., "Subsurface settlement above tunnels in clay", J. Geotechnical, 43: 315-320, (1996).

4. Attewell, P.B., Yeates, J., Selby, A.R.,"Soil Movements Induced by Tunnelling and Their Effects on Pipelines and Structures", Blackie and Son Ltd., London. (1986).

5. Attewell, P.B., Woodman, J.P., "Predicting the dynamics of ground settlement and its derivatives caused by tunneling in soil", J. Ground Engineering. 15 (8), 36. (1982)

6. Burland, J.B., Wroth, C.P., "Settlement of Building and Associated Damage. Settlement of Structures", BGS Conf., Cambridge, pp. 611–651, (1974).

7. Boscardin, M.D., Cording, E.J., :"Building response to excavation induced settlement", J. of Geotechnical Engineering, ASCE 115 (1), 1–21, (1989).

8. Burd, H.J., Houlsby, G.T., Augarde, C.E., Liu, G., "Modeling tunneling-induced settlement of masonry building", Proceeding of the Institution of Civil Engineers and Geotechnical Engineering, 143, 17–29, (2000).

9. Potts, D.M., Addenbrooke, T.I., "A structure’s influence on tunnelling induced ground movements", Proc. Inst. Civ. Eng. Geotech. Eng. 125 (2), pp. 109–125, (1997).

10. Mroueh, H., Shahrour, I., "Three-dimensional finite element analysis of the interaction between tunneling and pile foundations". Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech, 26, pp. 217–230, (2002).

11. Keshuna, M., Lieyun, D., "Finite element analysis of tunnel–soil–building interaction using displacement controlled model", 7th WSEAS Int. Conf. on APPLIED COMPUTER & APPLIED COMPUTATIONAL SCIENCE (ACACOS '08), Hangzhou, China, (2008).

12. Klar, M., Elkayam, I., "Direct and relaxation methods for soil-structure interaction due to tunneling", Zhejiang Univ-Sci A (Appl Phys & Eng), 11(1), pp. 9-17, (2010).

13. سازمان مشاور شهرداری تهران، گزارش مطالعات فاز یک سازه‌ی پروژه‌ی تونل نیایش- صدر ، (1389).

14. سازمان مشاور شهرداری تهران، گزارش مطالعات فاز یک ژئوتکنیک تونل نیایش- صدر، (1389).

15. Panet, M., Guellec, P. "Contribution à l' etude du soutènemant derrière le front de taille". Proc. 3rd cong. Int. Soc. Rock mechanics. Vol 2 , part B, denver. (1974).

16. Federal Highway Administration, "FHWA Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels- Civil Elelemts", Office of Technology Applications, Publication No. FHWA-NHI-09-010. (2009).