دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-31118120190321Investigation of Jamming Possibility of Tunnel Boring Machine (TBM) – A Case Study: Qom Metro Projectبررسی امکان رخداد گیر کردن ماشین حفاری مکانیزه تمام مقطع (TBM) مطالعه موردی پروژه مترو قم113150610.22044/tuse.2019.4022.1258FAفهیمه موحدیکارشناس ارشد؛ دانشکدهی مهندسی عمران و نقشهبرداری، ژئوتکنیک، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی کرمانفضل اله سلطانیدانشیار؛ دانشکدهی مهندسی عمران و نقشهبرداری، ژئوتکنیک، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی کرمانحسین جلالی فراستاد؛ گروه مهندسی نفت و گاز، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهید باهنر کرمانحمید محمدیاستادیار؛ گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجانJournal Article20160303Summary <br />The phenomenon of TBM jamming is one of the most hazards in full mechanized tunneling projects that should be considered at design time. This paper investigates the jamming possibility around full face excavation machine in Qom metro project. To achieve this purpose, different solution methods including empirical relations, analytical solutions and numerical modeling have been used. Since the excavation environment is continuous, to analyze the tunnel based on the numerical method, the Plaxis 3D software is used. Based on the results, in some areas, there are face instability and also the possibility of TBM jamming. It should be mentioned that the obtained results are function of the analysis method so that the calculated support pressure in numerical modellings is larger than its value in the other methods. <br /> <br />Introduction <br />Tunneling in weak and low resistance environments presents significant design challenges. As the resistance parameters of these media are low, the displacement analysis and the assessment of the non-elastic zone characteristics are very important, especially in areas where there are numerous high-rise buildings. Furthermore, the tunneling-induced ground displacement has a great influence on existing urban structures, and the evaluation of displacements (in the design stage) is a difficult subject, which many tunneling engineers have encountered. In these media, tunneling by TBM is an effective method to control the ground displacements. However, when a large time dependent deformation occurs around the tunnel, the ground pressure imposed on TBM shield could cause TBM jamming. Therefore, the jamming prediction in full mechanized tunneling projects is an essential part of tunnel design and machine selection. <br /> <br />Methodology and Approaches <br />The Qom metro project is one of important urban tunneling projects in Iran. In this project, about 10 kilometers of the entire tunnel are excavated by an earth pressure balance (EPB) shield TBM. The main purpose of this paper is to investigate the jamming possibility surrounding shield of EPB-TBM in the Qom metro project. The pressure required for the face stability was calculated using empirical, analytical and numerical methods. The numerical modeling in this study is carried out using Plaxis 3D software. Moreover, a comparison is made between the results of different methods. Finally, the effect of various parameters on the face stability and jamming possibility is evaluated via sensitivity analysis carried out in this research work. <br /> <br />Results and Conclusions <br />According to the results, when the ratio of overburden to tunnel diameter is more than 2, the results of the analytical and numerical methods are similar. The differences in results are due to differences in the parameters and the behavioral model used in the numerical modeling and analytical methods. For example, in some analytical methods, for excavation medium, the elastic behavior is considered, while in three-dimensional (3D) numerical modeling, several non-elastic behaviors could be considered. حفاری تونل بهوسیله ماشین (Tunnel Boring Machine) TBM در مقایسه با سایر روشهای حفر و انفجار یک روش سریع و پرقدرت و همراه با نگهداری است. هر زمان که همگرایی (Convergence) تونل به اندازه قابلتوجهی نسبت به سینه کار برسد باعث بروز مشکلاتی میشود و در مدت زمان کوتاهی باعث ایجاد فشار و تراکم (Jamming) روی TBM میشود. برآورد (Estimation) فشار نگهداری لازم برای پایداری جبههکار حفاری (Front Excavation)یکی از مهمترین عوامل بر راندمان ماشین حفاری در زمین­های خاکی است. در این پژوهش فشار (Pressure) موردنیاز برای پایداری سینه کار با استفاده از روشهای تحلیلی (Analytical)و تجربی (Empirical)و عددی (Numerical) بررسی شده است و همچنین نتایج این روش­ها با هم مقایسه شد. به منظور مدلسازی عددی از نرمافزار اجزاء محدود سهبعدی استفاده شد. نتایج حاصل از تحلیلها نشان داد که فشار لازم برای پایداری جبهه­کار تونل در روش لکا و دورمیکس (Leca and Dormiux) تا حدی به مدلسازی عددی (Numerical Modeling) نزدیکتر است. با استفاده از این روش­ها به منظور بررسی تأثیر پارامتر­های مختلف روی فشار سینه­کار، آنالیز حساسیت (Sensitivity Analysis)روی این پارامترها صورت گرفته است و مشخص شد که چسبندگی بیش­ترین تأثیر را در فشار نگهداری جبهه­کار دارد و پارامتر­های نسبت روباره به قطر(C/D)، تأثیر کمتری روی فشار نگهداری جبهه­کار تونل دارد.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-31118120190321Extension of Newton-Raphson Method with Variable Directions in Ventilation Network Analysis of Underground Excavationsتوسعه روش نیوتن-رافسون با جهتهای متغیر برای تحلیل شبکههای تهویه فضاهای زیرزمینی1530150710.22044/tuse.2019.4495.1271FAابراهیم الهیعضو هیاتعلمی؛ دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان0000-0001-6818-2929Journal Article20160622<strong>Summary</strong> <br />Computer method is one of the ventilation network design methods in underground excavations. Computer method has been designed based on mathematical approximate methods. Methods such as Newton-Raphson method, Hardy Cross method and its modified versions, critical path, linear analysis, non-linear programming and optimization techniques are considered as some mathematical approximate methods. Newton-Raphson method is one of the methods of solving nonlinear equations in numerical calculations. This method is designed based on the definition of derivative and its correction. Using Newton-Raphson method for the analysis of ventilation networks in underground excavations has been common. However, so far, perfect investigation of this method has not been carried out. The purpose of this paper is to investigate Newton-Raphson method and its improvement in the analysis of ventilation networks in underground excavations. The analysis indicates that this method in some models is unable to find the final true answer because instead of convergence, it diverges. Thus, the improvement of this method seems to be necessary. <br /> <br /><strong>Introduction</strong> <br />Ventilation design of underground excavations is done based on preparing underground excavation map, identification of branches and injunctions in ventilation network, calculation of mine resistance for any of branches, calculation of air flow quantity for any of branches, calculation of pressure loss for any of branches, calculation of natural ventilation, network adjustment, selection of regulator doors and selection of main fans. Various methods have been presented such a manual and computer methods for the analysis of ventilation networks of underground excavations. The choice of analysis method depends on the purpose of ventilation network analysis. <br /> <br /><strong>Methodology and Approaches</strong> <br />One of the methods for solving nonlinear equations in numerical calculations is Newton-Raphson method. This method is designed based on the definition of derivative and its correction. In this method, the error amount of the initial guess is calculated for purpose function, and then, the initial guess is corrected. In this method, based on the equation and injunction rules, supposition flow quantity for any of branches.is supposed. Based on the ventilation network fans and mathematical approximate equations, the error of any ring in the ventilation network is calculated, and then, supposition flow quantity is corrected. Based on the mathematical equations, correction operations of air flow quantity are repeated until the calculation accuracy becomes equal to or smaller than the calculation error. <br /> <br /><strong>Results and Conclusions</strong> <br />Newton-Raphson method is one of solution methods in ventilation networks analysis. Convergence to the final solution in this method depends on supposition flow quantity, the direction of supposition flow and the arrangement of ring selection. If the direction of the hypothetical flow in the network is in accordance with the actual flow direction, the fastest method for reaching the final solution in the analysis of underground ventilation networks will be the use of Newton-Raphson method. However, if the direction of the hypothetical flow in the network is not in accordance with the actual flow direction, the validation of this method will indicate that this method in some models becomes divergent. Therefore, improvement of Newton-Raphson method is necessary. The improvement of Newton-Raphson method in this paper is made in two stages. The first stage is the identification of negative flow intensity, and then, the flow direction is reversed. In the second stage, the correction of the equation is performed, and then, the calculations are repeated.یکی از روش­های طراحی شبکه تهویه فضاهای زیرزمینی، روش رایانه­ای است. روش رایانه­ای بر پایه­ روش­های ریاضی استوار است. روش­هایی همچون روش نیوتن-رافسون، روش هاردی کراس و <br /> مدل­های اصلاحشده آن، مسیر بحرانی، تحلیل خطی و برنامه­ریزی غیرخطی بهعنوان برخی از <br /> روش­های ریاضی محسوب می­شوند. روش نیوتن- رافسون یکی از روش­های حل معادلات غیرخطی در محاسبات عددی بهحساب میآید. این روش بر پایه تعریف مشتق و تصحیح آن استوار است. استفاده از روش نیوتن-رافسون در تحلیل شبکههای تهویه فضاهای زیرزمینی رایج است ولی بررسی دقیق این روش تاکنون بهطور کامل انجام نشده است. هدف از ارائه این مقاله، بررسی روش نیوتن-رافسون و بهبود این روش در تحلیل شبکه تهویه فضاهای زیرزمینی با استفاده از جهت­های متغیر است. تحلیل انجامشده بیانگر این مطلب است که استفاده از این روش در شبکه تهویه فضاهای زیرزمینی در بعضی از مدل­ها برای رسیدن به جواب نهایی دچار واگرایی می­شود و بر این اساس بهبود این روش امری ضروری است.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-31118120190321Estimation of Framed Building Response to the Induced Settlements of Shallow Tunnelingتخمین پاسخ ساختمان قاب بندی شده به نشستهای القایی در اثر حفاری تونلهای کم عمق3144151010.22044/tuse.2019.5029.1290FAمهرداد امامی تبریزیعضو هیأتعلمی؛ دانشکدهی مهندسی عمران، مرکز تحقیقات زلزله، دانشگاه صنعتی سهندامیر نیم تاجدانشجوی دکتری ژئوتکنیک؛ دانشکدهی مهندسی عمران، مرکز تحقیقات زلزله، دانشگاه صنعتی سهندحسین عمرانی خیابانیاندانشجوی کارشناسی ارشد ژئوتکنیک؛ دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهندJournal Article20161111<strong>Summary</strong> <br />Induced ground surface settlement due to tunneling causes damages to the adjacent structures. Relative stiffness approach is a well-known method of estimation of these probable damages based on soil to building stiffness ratio. Importance of calculation of the structural stiffness in an accurate way necessitates a comparison between the results of different available methods. In this study, the numerical analysis is performed to recognize the most suitable method of the calculation of the bending stiffness of the buildings. The obtained modification factors are then plotted versus the calculated relative stiffness. The numerical results show that the amounts of the settlement that are underestimated by conventional methods. Therefore, in this paper a correction factor is proposed to improve previous modification factors. The proposed approach maintains the simplicity in the calculation process besides of its more accurate results. <br /> <br /><strong>Introduction</strong> <br />In conventional methods, the ground settlement of the greenfield condition is evaluated, and then, applied to the investigated building. The induced deformation to the building is affected by its stiffness. Therefore, estimating an accurate value of the stiffness leads to the results for better understanding of the response of the building. Various approaches such as the parallel axes, Lambe and Meyerhof methods are available to calculate the bending stiffness of a building. However, selection of an efficient method for calculation of the building stiffness is important. <br /> <br /><strong>Methodology and Approaches</strong> <br />The problem is analyzed by finite element method based PLAXIS<sup>2D</sup> software considering different geometries. It includes buildings with variable numbers of stories and different widths of footings. Settlement trough is obtained for each condition and bending stiffness of each building is calculated based on the length of the hogging and the sagging part of the building. The deflection ratio and the modification factors are then calculated. The obtained modification factors versus the relative stiffness are plotted in a semi-logarithmic domain. <br /> <br /><strong>Results and Conclusions</strong> <br />The obtained results from this research work indicate that the conventional methods of estimation of the building deformation due to tunneling predict underestimated values in the sagging part of the settlement where the majority of the building is damaged. Therefore, this study has been made to look into this problem by introducing a new correction factor. By using this factor, the damage can accurately be determined.حفاری تونل در محیط­های خاکی اغلب منجر به نشست در سطح زمین می­شود که در محیط­های شهری سازه­های موجود از این نشستها متأثر می­گردند. استفاده از رویکرد سختی نسبی از جمله روش­های برآورد خرابی­های محتمل سازه­ها در اثر نشست­های مذکور است. سختی نسبی بر اساس مقادیر سختی سازه، سختی زمین و برخی خصوصیات هندسی حاکم محاسبه می­گردد. اهمیت برآورد دقیق سختی سازه موجود سبب شده که روش­های متعددی برای این منظور ارائه گردد؛ بنابراین روش­های مختلف برآورد سختی سازه مورد ارزیابی قرارگرفته و دقیق­ترین روش به کمک تحلیل­های عددی، تعیین شده­است. مقادیر سختی نسبی بر اساس سختی محاسبهشده جدید سازه، محاسبه شده­اند. همچنین رابطه­ای بین سختی نسبی محاسبهشده پیشین و سختی نسبی پیشنهادی ارائه گردیده است. مقایسه مقادیر ضریب تعدیل بهدستآمده از این تحقیق با مقادیر مشابه پیشین نشان­دهنده آن است که در مطالعات پیشین ضرایب تعدیل دست­پایینی در نظر گرفته شده­است. این موضوع منجر به برآوردی خوش­بینانه از خرابی محتمل القاشده به سازه می­گردد؛ بنابراین در این تحقیق ضرایب تعدیل بهبودیافته، دارای انطباق بیشتر با نتایج تحلیل­های عددی، پیشنهاد شده­اند. بر این اساس رابطه­ای جهت محاسبه ضریب تعدیل پیشنهادی بر اساس سختی نسبی ارائه شده­است. روش پیشنهادی این تحقیق، تخمین دقیق­تری از تأثیر حفاری تونل بر سازه­های مجاور ارائه می­نماید که ضمن حفظ سادگی در محاسبات، در راستای ایمنی بیشتر گام برداشته است.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-31118120190321Environmental Impact Assessment of Water Transfer Tunnel to Kerman Cityارزیابی اثرات زیستمحیطی تونل انتقال آب به شهر کرمان4555150810.22044/tuse.2019.5382.1299FAمنصوره زنگی دارستانیکارشناس ارشد زمینشناسی زیستمحیطی، بخش زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمانJournal Article20170207<strong>Summary</strong> <br />Kerman water transfer tunnel with north - south direction has a length of 37.5 kilometers and a diameter of 3.8 meters has been established with the aim of long - term water supply in Kerman City. Environmental impact of this tunnel is assessed using RIAM matrix approach in two ways. After examining the environmental effects of the tunnel, the most positive effects of the plan for exploitation, as well as the negative impacts on the construction phase are determined. <br /><strong> </strong> <br /><strong>I</strong><strong>ntroduction</strong> <br />Kerman water transfer tunnel with north - south direction and a length of 37.5 kilometers and a diameter of 3.8 meters is very important for the purpose of long - term water supply in Kerman City. Due to the length of the tunnel track and using TBM for the tunnel excavation, and considering the negative effects of the tunnel project, it is necessary to assess the environmental impacts of the project. <br /><strong> </strong> <br /><strong>Methodology and Approaches</strong> <br />In this study, to assess the environmental impacts of Kerman water transfer tunnel, the RIAM matrix approach is used in two ways and also, the possibility of non-implementation of the project in two phases, as well as the effects of its construction and operation from the physical, chemical, biological, economic and social-cultural aspects are investigated. <br /> <br /><strong>Results and Conclusions</strong> <br />After examining the environmental effects of the tunnel, the most positive effects of the plan for exploitation, as well as the negative impacts on the construction phase are determined, and then, a program is implemented for the management and environmental monitoring of the tunnel by considering the environmental and the positive effects in short and long terms.تونل انتقال آب کرمان در راستای شمالی-جنوبی در دامنه کوههای هزار و لالهزار به طول 5/37 کیلومتر با قطر 8/3 متر و با شیبی در حدود 0005/0 با هدف تأمین آب درازمدت شهر کرمان در حال اجرا است. به دلیل طولانی بودن مسیر و حفاری تونل توسط دستگاه TBM انجام ارزیابی اثرات زیستمحیطی پروژه ضروری ساخته است. در این مطالعه برای ارزیابی اثرات زیستمحیطی تونل انتقال آب شهر کرمان، روش ماتریس اثرات سریع RIAM انتخابشده و به بررسی آثار مورد نظر در دو حالت اجرا و عدم اجرای پروژه و در دو مرحله ساختمانی و بهرهبرداری بر چهار محیط فیزیکی–شیمیایی، بیولوژیکی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی پرداخته شده است. پس از بررسی اثرات زیستمحیطی تونل انتقال آب کرمان مشخص شد بیشترین اثرات مثبت طرح مربوط به مرحله بهرهبرداری و اثرات منفی آن در مرحله ساختمانی است. با اجرای برنامه مدیریت و پایش زیستمحیطی اثرات منفی کاهش مییابد، تونل مذکور از لحاظ زیستمحیطی قابل اجرا خواهد بود و اثرات مثبت و مفیدی در کوتاهمدت و درازمدت برای منطقه در پی خواهد داشتدانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-31118120190321Seismicity Acceleration Spectrum of Ground Surface under the Effects of Urban Metro Tunnels with Circular Cross Section in Alluvial Soilsطیفهای شتاب طرح لرزهای سطح زمین تحت اثر تونلهای مترو شهری با مقطع دایروی در خاکهای آبرفتی5771150910.22044/tuse.2019.6297.1326FAرضا وهدانیاستادیار؛ گروه مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانحامد فخریهدانشجوی دکتری؛ گروه مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانمحسن گرامیدانشیار؛ گروه مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانJournal Article20171008<strong>Summary</strong> <br />Urban subways in the ground would change its seismic movements. Designing ground surface structure in far filed is related to the horizontal component of acceleration at the ground surface in that area. Therefore, an attempt has been made in this study to change the frequency of soil-tunnel systems and to calculate the maximum horizontal acceleration of the ground surface due to tunnel presence through changing in tunnel placement depth, its diameter and its lining thickness as well as changing the soil properties. The maximum horizontal acceleration of the ground surface has been calculated in the presence of the tunnel for soil type 4 based on code 2800. The relationship between the maximum horizontal acceleration of the ground surface and the frequency of the soil-tunnel systems will result in the production of a horizontal acceleration spectrum. In the frequency range studied, spectral accelerations in models without a tunnel have mainly higher values compared to those models that have a tunnel buried in the soil. Amplification and deamplification of the ground surface acceleration is dependent on the period of soil-tunnel systems, the properties of the model under study and the position of the point studied at the ground surface. <br /> <br /><strong>Introduction</strong> <br />9 acceleration records of known influential earthquakes, 33 models (in presence of tunnel) and 7 models (in absence of tunnel) have been used in this study. Overall, about 360 nonlinear dynamic analyses have been carried out. These analyses have been made for multilayered soil while the nonlinear effects of the soil and its interaction with the surrounding structures have been considered. <br /> <br /><strong>Methodology and Approaches</strong> <br />This study has been conducted on a Delhi subway tunnel. ANSYS and Plaxis2D software packages have been used for the study. The ANSYS software has been used for modal analysis, obtaining the frequencies and mode shape of the soil-tunnel systems, while the Plaxis2D software has been used to analyze the time history and obtaining the acceleration values of key points of the model. Elasto-plastic Moher-Coulomb model has also been used to model the soil. <br /> <br /><strong>Results and Conclusions</strong> <br />In most cases (11 out of 14 cases), amplification of ground acceleration is observed at a depth of 20 m. 9 of the 14 ground acceleration amplification are related to a tunnel with a smaller radius (3.13 m). Whatever the tunnel center image is taken away from the ground surface, we will have higher number of points in which acceleration amplification of the ground surface occurs.متروهای شهری که با کمک ماشینهای حفر تونل (TBM) با مقطع دایرهای ایجاد میگردند، کاربرد زیادی در زمینه حملونقل دارند. سازههای مدفون بسته به شکل هندسی، عمق دفن و پارامترهای مختلف ژئوتکنیکی و لرزهای رفتار متفاوتی از خود در هنگام وقوع زلزله نشان میدهند. وجود این سازهها در زمین باعث تغییر در وضعیت حرکتهای لرزهای در سطح زمین خواهد شد. طراحی سازههای سطح زمین در حوزه دور از گسل، با شتاب افقی حداکثر زمین در آن منطقه مرتبط است. لذا در این مطالعه سعی شد با تغییر در عمق جایگذاری، قطر، ضخامت پوشش تونل و همچنین تغییر در مشخصات خاک، فرکانس مجموعه خاک و تونل را تغییر داد و شتاب افقی ماکزیمم سطح زمین در حضور تونل را برای خاک نوع 4 بر اساس آییننامه 2800 ایران محاسبه کرد. در نهایت رابطهای بین شتاب ماکزیمم افقی سطح زمین و فرکانس مجموعه خاک و تونل منجر به تولید مؤلفه افقی طیف شتاب خواهد شد. نتایج نشاندهنده آن است که در اکثر نواحی بازه فرکانس مورد بررسی، شتابهای طیفی در مدلهای بدون حضور تونل مقدار بیشتری را در مقایسه با مدلهایی که تونل در خاک مدفوناند، خواهد داشت. تقویت و عدم تقویت شتاب سطح زمین وابسته به پریود توده خاک و تونل، مشخصات مدل مورد بررسی و وضعیت نقطه مورد بررسی در سطح زمین نسبت به تونل است. تغییرات شتاب طیفی با پریود مدلهای مورد بررسی در حالت عدم حضور تونل، بهصورت تابع درجه سوم است. با استفاده از نرمافزار المان محدود Plaxis 2D و Ansys، مطالعه بهصورت موردی به روی تونل متروی دهلی با مؤلفههای افقی زلزلههای مشابه با خاک محل احداث انجام گرفت.دانشگاه صنعتی شاهرود
و
انجمن تونل ایرانمهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی2322-31118120190321Determination of Safety Factors for Design of Temporary Support System in Tunnels Using Reliability Analysisتعیین ضریب اطمینان برای طراحی سیستم نگهدارنده موقت تونلها با استفاده از تحلیل قابلیت اعتماد7387151110.22044/tuse.2019.7188.1341FAفرنوش باسلیقهاستادیار؛ دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرودعلی کیهانیدانشیار؛ دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرودJournal Article20180620<strong>Summary</strong> <br />In this paper, reliability analysis is achieved for composite supports consisting of steel sets and shotcrete in tunnels. Appropriate distribution functions for spacing between steel frames and shotcrete thicknesses in tunnels are obtained from the statistical data collected from a recent tunnel project in north of Iran. The distribution functions are then utilized for reliability analysis of the supports using Monte Carlo technique to simulate shotcrete thickness and steel set intervals. The results indicates that effect of imperfections and deviations of shotcrete thickness should be considered in the determination of safety factor for design of temporary composite supports. <br /> <br /><strong>Introduction</strong> <br />Construction of tunnels has been increasing in recent years due to development of infrastructures such as highways, underground, railways and passive defense facilities. In order to excavate tunnels, both traditional drilling and blasting methods, as well as modern techniques such as TBMs (tunnel boring machines) might be used. After excavation, support systems need to be employed to make the tunnel stable. There are several approaches to support tunnels. Steel frames combined with shotcrete are usually utilized as primary support system in loose ground conditions that is the case studied in this research. Quick installations of steel frames and rough boundaries of the tunnel due to excavation circumstances lead to different shotcrete thicknesses and different spacings between steel sets. As a result, the thickness of shotcrete and spacing between steel sets can be considered as random variables. Therefore, in this paper, different failure probability is derived for different safety factors, which are used for design of steel sets and shotcrete composite support system. <br /> <br /><strong>Methodology and Approaches</strong> <br />For this study, different distribution functions have been utilized to fit the data. Each function is evaluated by three well known methods called Chi-squared, Kolmogorov-Smirnov and Anderson-Darling methods. According to the results obtained from all the three methods, the generalized extreme value (GEV) distribution function is recommended for the thickness of shotcrete and the Wakeby distribution function is suggested for the spacing between the steel sets. The selected distribution functions are then utilized to simulate the thickness of shotcrete and the spacings between steel sets. The Monte Carlo technique is used to evaluate the possibility of failure for various circumstances of different shotcrete thicknesses and steel sets intervals. <br /> <br /><strong>Results and Conclusions</strong> <br />The results indicates that effect of deviations in shotcrete thickness should be considered to determine safety factor for design of composite sections of steel sets and shotcrete. Therefore, in this paper, safety factors are determined to reach several certain amounts of failure probabilities.پس از حفر تونل به روش سنتی، برای نگهداری موقت، از سیستمهای نگهدارنده مختلفی استفاده میشود. یکی از این سیستمها، استفاده از قاب فلزی به همراه شاتکریت است. یکی از روشهای جدید در زمینه طراحی سازههای نگهدارنده موقت تونل، روش مقطع معادل است. در این روش ضریب اطمینان برای طراحان پیشنهاد نشده است. با توجه به لزوم داشتن ضریب اطمینان مناسب، در این تحقیق روشی مبتنی بر اطلاعات آماری برای تعیین آن ارائهشده است. به این منظور، با توجه به اطلاعات آماری موجود از متغیرهای تصادفی ضخامت شاتکریت و فواصل پروفیلهای فولادی از یکدیگر در پروژههای واقعی، نسبت به تعیین توابع توزیع مناسب برای این متغیرها اقدام گردید. این کار با استفاده از سه روش متداول آزمونهای نیکویی برازش، انجام و تابع توزیع مناسب برای این متغیرهای تصادفی تعیین شد. بر اساس پارامترهای توابع توزیع بهدستآمده، نسبت به شبیهسازی و تولید نمونههای متعدد از این متغیرهای تصادفی اقدام شد. این مقادیر برای سه حالت سازه اجراشده، روش طراحی تجربی و روش طراحی مقطع معادل به دست آمد و بر اساس آنالیز مونتکارلو، تحلیل قابلیت اعتماد چنین سازهای انجام گردید. نتایج بهدستآمده بیانگر این موضوع است که باید اثر خطای ساخت در ضریب اطمینان لحاظ شود. برای روش مقطعمعادل نشان داده شد که در این روش، برای رسیدن به احتمال معینی از خرابی، باید از چه ضریب اطمینانی استفاده کرد.