وبلاگ

در رابطه با این مجهولات پارامترهایی نقش متغیر را بازی میکنند از جمله
عمق تونل از سطح زمین
ارتفاع تونل
لایه بندی و زمین شناسی منطقه و …
برای همین منظور در حفر تونل های مترو سعی بر اینست که از سیستم نگهداری استفاده شود که کمترین نشست را داشته باشد و تاثیرات مخرب بر سطح زمین و ساختارهای بالادستی را نداشته باشد و منظور ما در این تحقیق مدل کردن تونل و مشخصات آن با نرم افزار فلک برای اینکه تمام این پارامترها را محاسبه و مورد بررسی و تحلیل قرار دهیم تا بتوان برای نشست واقعی در عمل بتوان تدابیر مهندسی را اتخاذ نمود .

د - اهمیت و ضرورت انجام تحقیق (شامل اختلاف نظرها و خلاءهای تحقیقاتی موجود، میزان نیاز به موضوع، فواید احتمالی نظری و عملی آن و همچنین مواد، روش و یا فرایند تحقیقی احتمالاً جدیدی که در این تحقیق مورد استفاده قرار می‏گیرد:
نشست سطحی در بالای تونل های حفر شده توسط انسان سالیانه در سرتاسر جهان دستخوش حوادث و اتفاقات زیادی میشود که بررسی و مدل کردن این تونل ها و محیط اطراف آن کمک حائز اهمیتی به جلوگیری از بروز حوادث میشود. بدلیل گسترش روز افزون مترو در شهرهای بزرگ کشورمان بررسی احتمالی نشست بسیار حائز اهمیت میباشد بخصوص که در چندین شهرفقط مترو راه اندازی شده است تحقیقات و تحلیل های عددی قبل از اجرای پروژه و همینطور درحین انجام پروژه در این زمینه و نیز حوادث احتمالی نشست در زیر سازه ها حائز اهمیت است و در آینده برای دیگر شهرها که میخواهند از مترو بهره ببرند مفید خواهد بود
ه- مرور ادبیات و سوابق مربوطه (بیان مختصر پیشینه تحقیقات انجام شده در داخل و خارج کشور پیرامون موضوع تحقیق و نتایج آنها و مرور ادبیات و چارچوب نظری تحقیق):
امروزه برای بررسی و مدل کردن تونل وتاثیرات حفر تونل نرم افزار های گوناگونی ارائه گردیده مانند فلک و پلکسز و .. و همینطور استانداردهای نشست برای محیطهای مختلف شهری و … ارائه گردیده است که ما سعی بر استفاده از نرم افزار فلک و استاندارد های محیط شهری را در نظر داریم بر این اساس تحقیقاتی از محققان در سرتاسر جهان در این زمینه در ادامه آورده شد ه است
آقایان(شئوری و لیو (sheory , luio) در سال ۲۰۰۰ ) تحقیقات خود را بر روی معادن زغال هند متمرکز کردند تا نشست را براساس مشاهدات زمین و یک مدل عملی اصلاح شده تاثیر گذار پیشبینی کنند. عمق معدن و شیوه استخراج را در نشست سطح تاثیر گذار دانستند .حداکثر نشست را متاثراز نسبت عرض حفاری به عمق دانستند . پیشبینی های خود را با نشست واقعی مقایسه کردند . لبه های پایه ها (روش اتاق و پایه) و سقف بلافاصله در شکل نشست در سطح را موثر دانستند و نوع نشست روش را نامتقارن میدانند
آقایان (وانگ و لیو و همکاران سال ۲۰۰۵ ) بررسی های خود را بر روی نشست حاصل از معدن زغالسنگ که به روش جبهه کار طولانی کار میکرد متمرکز نمودند . فاکتور c را معرفی کردند که وابسته به مشخصات فیزیکی و مکانیکی ماده سنگ است و آن را موثر در نشست در گذشت زمان دانستند پارامترهایی به شرح ذیل را در نشست سطح زمین موثر دانستند .فاصله از سینه کار. ضخامت روباره . نسبت پیشروی سینه کار . روش معدنکاری زغال . معادلاتی که وابسته به زمان بود را برای نشست بدست آوردند
آقایان (ونگ کینگ و همکاران سال ۲۰۰۵) آنالیز عددی نشست سطحی که بر اثر ساخت مترو چینلددم بوجود می آمد را بررسی کردند . هر چه عمق مترو بیشتر باشد سطح نشست بیشتر خواهد شد و میزان ارتفاع نشست کمتر خواهد بود . منحنی رگرسیون را برای نشست رسم و یک معادله بدست آوردند . نشست را در ۵مرحله تقسیم کردند . مرحله قبل از نشست .مرحله نشست سطح حفاری ( فاصله ۲cm بین نگهداری و حفاری) .شروع مرحله نشست (۱۵ تا ۲۰درصد نشست) .نشست درزه های انتهایی شیلد (۶۰ تا ۷۰ درصد نشست) .مرحله بعد نشست
آقایان (نیسیزا و همکاران سال ۲۰۰۵ ) تاثیر عملکرد نشست ۳ بعدی جدیدی را نشان دادند . ابتدا نشست را تابع نیروی وزن و کار معدنی دانستند .شکل نشست را سهمی گون عنوان نمودند . سقف و کف سازه تونل و عمق را در نشست موثر دانستند . درزه ها و شکاف ها را در نشست و شکل نشست موثر دانستند
آقایان (کیم و وانگ کیم و همکاران سال ۲۰۰۷ ) حرکات زمین را بر اثر حفاری تونل مترو که در زیر ساختمان هاست و آنالیز پارامترهی حساس را در چین بررسی کرده اند . با بهره گرفتن از نرم افزار Flac 3D مدلسازی کرده اند . پارامترهای (L/D) و ( H/D) را پارامترهای مهم در نشست زمین دانستند . واقعیت ها را با مدل سازی مقایسه کردندکه مقادیر مدلسازی مقداری کمتر از واقعیات است نتایج: گسترش حفاری و حرکت دستگاه حفاری دو عامل اصلی نشست هستند .ترک های موجود در سازه ها به علت کشش و فشاری است که بر اثر ناهمواری نشست بوجود می آید
آقایان (محمد حسین صدقیانی و شیما الیاسی سال ۱۳۸۶) بر روی تونل مترو خط ۱ تهران حد فاصل ایستگاه R1 و T1 که با روش اتریشی (چند مرحله ای مقطع ) کار شده است مورد بررسی قرار داده اند . از نرم افزار PLAXIS جهت مدل کردن در تحقیقات خود استفاده کردند. نتایجی که بدست آوردند به شرح ذیل بود : پروفیل فلزی بعنوان نگهداری اولیه و پوشش بتنی به عنوان نگهداری نهایی تونل مناسب و تغییر شکلهای کمی ایجاد خواهد کرد . پوشش کف تونل برای ایجاد صلبیت وواقعی تر کردن مدل ضروری است در غیر این صورت تغییر شکل ها بزرگ میشود که غیر واقعی است .رابطه نشست و تاج تونل را به صورت خطی دانسته اند .حداکثر نشست را ۶ میلیمتر برآورد کردند
آقایان (حسین شفیعی و نادر هاتف در سال ۱۳۸۷) بررسی هایشان بر روی متروی شیرازانجام شده است .از ۲ نرم افزار PLAXIS 3D TUNNEL برای برای مدل سازی و از نرم افزارSEEP/W برای افت حد ناشی اززهکشی آب زیرزمینی . پایین انداختن سطح آب زیرزمینی در نشست سطح زمین تاثیر گذار دانستند.
آقایان (علی دباغ و محمد فاتحی مرجی و حبیب ا… فرقانی در سال ۱۳۸۸) بر روی معدن زغالسنگ طبس تحقیقات خود را انجام دادند . شیب لایه و عرض حفاری و عمق و ترکیب مواد بالایی را در نشست موثر دانستند . تاثیرات ضریب پواسون و مدول یانگ را بر نشست بررسی کردند . نتایجی را که بدست آوردند به شرح ذیل بیان کردند: نشست با کسینوس زاویه لایه نسبت مستقیم دارد . با افزایش عرض استخراج نشست و کرنش افزایش میابد . ضریب پواسون تاثیری بر نشست نداشته ولی مدول یانگ با نشست نسبت عکس دارد
(آرزو وطن پور و علیرضا ستوده و عرفان فرهیخته در سال ) ۱۳۸۸ عواملی همچون (فضای خالی بین شیلد و حفاری - تزریق ناقص حین عملیات - تنظیم نامناسب فشار TBM EPB -عدم آب بندی کامل تونل – تغییر شکل سگمنت ها به هر دلیل ممکن – توقف دستگاه که به دلیل وزن ) بر نشست تاثیر میگذارند . با دو روش مطالعات تجربی و مطالعات عددی ( مدل سازی ) نشست را پیشبینی کرده اند . نشست پس از ساخت سازه را نیز مطرح میکنند که دلیل آن را تغییر فشار آب منفذی و تونل حفاری مجاور دانسته اند . عوامل اصلی نشست در طول مسیر رابه شرح ذیل دانستند:. وجود فضا های خالی مانند قنات ها وخاک دست ریز در برخی نقاط و خندق قدیمی . نشست توسط شسته شدن خاکها توسط حمام های مسیر و آبهای فاضلاب شهری . تئوری آقای پیک را با منحنی قوس تایید کردند .فاصله بین سگمنتها و فضای خالی ایجاد شده را دلیلی مهم در نشست بیان نمودند
آقایان (هررا و توماس و همکاران ( herera , tomas) سال ۲۰۰۹) تحقیقات خود را برای مدلسازی و ارزیابی برای تفسیر پیشرفته نشست در مورسیای اسپانیا متمرکز کردن دلایل نشست شهر را عوامل زیر دانستند : استخراج معادن حفاری تونل های مترو و تونل های شهری استخراج نفت و گاز و ماعات از زمین فشردگی خاک فرسایش خاک خشکسالی سالهای اخیر از تکنیک سیستم سنجش از راه دور و با بهره گرفتن از مدل سازی بررسی های خود را انجام داده اند
آقایان (وحدتی راد و قدرت و فیروزیان و براری و ترابی در سال ۲۰۰۹( آنالیزی از بازارچه زیرزمینی واقع شده بالای متروی تبریز انجام دادند .با نرم افزار Plaxis مدلسازی را انجام دادند . پارامترهایی مثل کاهش بار در بازار و کم کردن تردد و تزریق سیمان در اعماق مختلف و بهبود خاک را پیشنهاد کردند .نتایج حاصل از نرم افزار را بر اساس مطالعات ژئوتکنیکی و با استاندارد های مجاز و ریسک ارائه دادند .ضخامت گروت (نوعی سیمان ) تزریقی را بین ۱۱.۴ تا ۱۹.۱۱ متر پیش بینی کردند
(حسین اینانلو عربی شاد و کاوه آهنگری در سال ۱۳۸۹) از شبکه های عصبی مصنوعی برای تکمیل روش عددی در پیشبینی نشست خط ۱ متروی تبریز بهره برده اند و روش تجربی را نیز با آنها بکار گرفته اند از نرم افزار Flac 2D برای مدل سازی استفاده کردند میزان اختلاف در (میزان نشست ٬ همگرایی ٬ شعاع تاثیر نشست ) بین داده های نرم افزار با واقعیت قابل قبول است گام حفاری را باید تاحد امکان برای کاهش نشست کاهش داد و نگهداری موقت را سریع انجام داد مقاومت فشاری تک محوره و زاویه پیچ دستگاه و نیروی محوری وارد بر صفحه حفار بیشترین تاثیر را بر میزان نرخ نفوذ TBM دارند
(مصطفی شریف زاده و محمد عفیفی پور و مهدی تسوجی زاده ۱۳۸۹( از شبکه های عصبی مصنوعی برای تکمیل روش عددی در پیشبینی نشست خط ۱ متروی تبریز بهره برده اند و روش تجربی را نیز با آنها بکار گرفته اند .از نرم افزار Flac 2D برای مدل سازی استفاده کردند . میزان اختلاف در (میزان نشست ٬ همگرایی ٬ شعاع تاثیر نشست ) بین داده های نرم افزار با واقعیت قابل قبول است . گام حفاری را باید تاحد امکان برای کاهش نشست کاهش داد و نگهداری موقت را سریع انجام داد .مقاومت فشاری تک محوره و زاویه پیچ دستگاه و نیروی محوری وارد بر صفحه حفار بیشترین تاثیر را بر میزان نرخ نفوذ TBM دارند
(محمد حسین صدقیانی و بهروز حامد میر جعفری و علی ملا حسنی ۱۳۸۹ ) برروی خط ۲ مشهد و تاثیر حفاری TBM بر سازه های مجاور کا کرده اند . مورد مطالعه انها سازه برج تجاری و تفریحی آلتون بود .از نرم افزار Plaxis برای مدلسازی استفاده کردند .منطقه از ۵ لایه تشکیل شده است که این ۵ لایه را از نظر نشست مورد بررسی قرار داده و نتایج ذیل حاصل شده است : بیشترین میزان نشست در لایه ۴ که بستر فوقانی تونل است وجود دارد . بین لایه ۳و ۴ و ۵ که مدول الاستیک در حال کاهش است ولی بیشترین نشست مربوط به لایه ۴ است . با توجه به کاهش مدول الاستیسیته لایه ۵ نسبت به لایه ۳ ولی میزان نشست لایه ۵ بیشتر است . افزایش E ,C , Q باعث کاهش نشست میشود . در فشار بالا و زاویه ۱۵ لایه ۳(خاک رس) و ۳۰ درجه لایه ۴( ماسه ) گسیخته میشوند
(مصطفی شریف زاده و رحمان دارایی و محسن شریفی بروجردی۲۰۱۱) آنالیز معکوس از تونل های حفاری مداوم در سنگهای ضعیف بر اساس یافته های جابجایی انجام دادند در سه ناحیه تونل شبلی در زنجان ریزش اتفاق افتاده بود که آنها را مورد بررسی قرار دادند نتایج حاصله به شرح ذیل بود تونل در سنگهای ضعیف با ناپایداری و مشکلات زیست محیطی همراه است عدم حفاری مداوم یا اشکال در پیوستگی حفاری از عوامل مهم در نشست است محاسبات و بررسی های حین کار برای جلوگیری از ریزش پیشنهاد شده است
(آقایان لیو و کی و همکاران سال ۲۰۱۱ (QI و Liu)) حرکات زمین را بر اثر حفاری تونل مترو که در زیر ساختمان هاست و آنالیز پارامترهی حساس را در چین بررسی کرده اند با بهره گرفتن از نرم افزار Flac 3D مدلسازی کرده اند پارامترهای (L/D) و ( H/D) را پارامترهای مهم در نشست زمین دانستند واقعیت ها را با مدل سازی مقایسه کردندکه مقادیر مدلسازی مقداری کمتر از واقعیات است نتایج: گسترش حفاری و حرکت دستگاه حفاری دو عامل اصلی نشست هستند .ترک های موجود در سازه ها به علت کشش و فشاری است که بر اثر ناهمواری نشست بوجود می آید
آقایان (یانگ و وانگ (Yang,Wang ) در سال ۲۰۱۱ ) اثر حفاری تونل مترو را بر نشست سطح با بهره گرفتن از مدیریت دادهGIS را بررسی کرده اند . مدلسازی با نرم افزار Flac 3D انجام شد . یک سازه را مدل و نشستش را بررسی میکنند ومعتقدند اگر اطلاعات کامل از سازه داشته باشند مدیریت آن در نگهداری راحت تر است . نظرشان بر این است که ما یک پایگاه اطلاعاتیGIS از سازه ها و اطلاعات مهندسی آنها داشته باشیم تا در حین انجام یک کار مهندسی مانند مترو مدیریت نگهداری سازه را در برابر نشست بتوانیم به راحتی پیش بینی و تعیین کنیم
آقایان (تایو و گائو در سال ۲۰۱۱ ( GAO و Taiyue ) ) بررسی خود را بر روی نشست لایه یکپارچه که بر اثر ساخت مترو در خاک رس نرم اشباع روی داده بود انجام دادند . بررسی های خود را بر روی سه حالت اشباع و نیمه اشباع و خشک انجام دادند. نشست در حالت خشک از سایر حالات کمتر و مناسب تر است . در مناطق اشباع نشست بیشتر و نگهداری و ساخت سازه با مشکلات بیشتری مواجه است . میزان نشست در حالت خشک ۸.۴ میلیمتر در حالت نیمه اشباع ۱۹.۵ میلیمتر و در حالت اشباع ۸۳ میلیمتر بدست آوردند
(عبدالستار رودینی و محمد علی ابراهیمی فرسنگی و رضا رحمان نژاد ۱۳۸۸ ) از شبکه عصبی جهت پیشبینی نشست در تونل های کم عمق استفاده کردند .عوامل موثر در نشست را : نشست طبیعی رسوبات جوان پایین آمدن سطح آب زیرزمینی از طریق زهکش ها . تزریق ناقص و سست شدن خاک . تغییر شکل انحنای قطعات بتن . حرکت زمین به سمت سینه کار و…. از نرم افزار مطلب برای شناخت داده ها برای شبکه عصبی استفاده کردند .نتایج حاصل از شبکه های عصبی را با واقعیت مقایسه کردندکه نتایج خوب اعلام گردیده .شبکه عصبی را بهترین شیوه برای پیشبینی نشست میدانند
(سید محسن شفیعی و فریدون خسروی و همایون خسروی و جعفر رهنما راد۱۳۸۷)اثرات حفاری تونل مترو شیراز را بر روی سازه های اطراف در زیرگذر زند بررسی کردند .از نرم افزار plaxisبرای مدلسازی استفاده کردند . در ۵ حالت مختلف در نحوه قرارگیری تونلها از یکدیگر و فاصله تاج تا سطح زمین مورد بررسی قرار دادند .نتایج نشان دهنده اینست که با افزایش فاصله دو تونل از هم و نزدیک شدن به سازه ها نسشت افزایش میابدو نزدیکی دو تونل به هم نیز باعث تداخل نشست دو تونل و افزایش نشست میشود . با افزایش عمق نشست به علت پدیده بالا زدگی که در تونل های کم عمق رخ میدهد زیاد میشود . مقایسه بین ابزار دقیق و محاسبات عددی صحت کار را نشان داد.
و – جنبه جدید بودن و نوآوری در تحقیق:
بررسی زاویه نشست و حداکثر نشست و فاصله طولی نشست بر روی سطح و مقایسه آن با نتایج تحقیقات دیگران و بررسی تاثیرات عوامل دیگر در نشست ازجمله عمق تونل – زمین شناسی منطقه - لایه بندی - ارتفاع تونل و…
ز- اهداف مشخص تحقیق (شامل اهداف آرمانی، کلی، اهداف ویژه و کاربردی):
اهداف آرمانی : نتایج حاصل از مدل اینکه تونل حفر شده هیچگونه نشستی بر روی سطح زمین ایجاد نکرده است.
اهدف کلی : بررسی اینکه برج زیست خاور تحت تاثیر زاویه نشست تونل خط ۲ متروی مشهد قرار میگیرد و میزان نشستی را که در زیر این برج اتفاق خواهد افتاد و مقایسه با حداکثر نشست استاندارد و اینکه چگونه میتوان این نشست را به حداقل رساند .
اهداف ویژه : اینکه زاویه نشست را به حداقل ممکن برسد و عمق نشست کمترین حالت را داشته باشد و منحنی نشست به سازه برج زیست خاور نرسد
اهداف کاربردی : مدلی که از تمام جنبه های تئوری قابل تشریح باشد و پارامترهای نشست تا حد ممکن تعدیل شود و راه حل های ارائه شود برای کاهش نشست سطح زمین .
ح – در صورت داشتن هدف کاربردی، نام بهره‏وران (سازمان‏ها، صنایع و یا گروه ذینفعان) ذکر شود (به عبارت دیگرi محل اجرای مطالعه موردی):
سازمان قطار شهری و شهرداری و شرکت های مشاور تونل سازی- محل اجرای پروژه : خط ۲ متروی مشهد
ط- سؤالات تحقیق:
حفر تونل خط ۲ مترو مشهد بر روی برج زیست خاور تاثیر خواهد گذاشت ؟
زاویه نشست که تونل ایجاد خواهد کرد چقدر خواهد بود؟
حداکثر فاصله طولی که نشست بر روی زمین ایجاد میکند چقدر است؟
حداکثر نشست با توجه به زمین شناسی منطقه و روش حفاری و نوع نگهداری تونل چقدر است ؟
نشست حداکثر در کجا اتفاق خواهد افتاد؟
حداکثر نشست ایجاد شده احتمالی در زیر برج زیست خاور چقدر است؟
برج زیست خاور داخل گودال نشست یا بر روی منحنی نشست و یا خارج از گود نشست و یا در ناحیه ایمن قرار خواهد گرفت ؟
ی- فرضیه ‏های تحقیق:
با اندازه گیری فاصله افقی برج زیست خاور و مرکز تونل و گودال نشستی که توسط تونل ایجاد میشود میتوان تاثیر تونل با برج زیست خاور را را فهمید .
با توجه به شکل سازه و نوع نگهداری و منحنی نشست زاویه لبه منحنی که با خط عمودی که از مرکز تونل حفر شده محاسبه میشود
منحنی نشست بر روی زمین از نقطه ای که قوس شروع خواهد شد تا نقطه پایان قوس قابل محاسبه است که همان فاصله طولی نشست است .
حد اکثر نشست همان نقطه داخلی منحنی نشست که بیشترین عمق را دارد .
محل نشست حداکثر نیز با توجه به مختصات نقطه بدست می آید
میزان حداکث نشست زیر برج زیست خاور بدست می آید .
بررسی انجام شده نشان میدهد که برج زیست خاور در کدام از سه ناحیه (داخل گودال نشست – روی منحنی نشست – ناحیه ایمن ) قرار خواهد گرفت.