بررسی اثر حفر تونل برنشست سازه‌های اطراف آن با نگرش ویژه بر ارتفاع و عرض سازه مطالعه موردی: تونل مترو اصفهان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار؛ گروه مهندسی عمران، دانشگاه هرمزگان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد؛ مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قشم

3 دانشجوی دکتری؛ مهندسی عمران، دانشگاه خوارزمی

4 دانشجوی کارشناسی ارشد؛ مهندسی عمران، دانشگاه هرمزگان

چکیده

در احداث ساختارهای زیرزمینی شهری، عبور تونل­ها از زیر سازه­های سطحی امری اجتناب­ناپذیر است. پیش­بینی و کنترل تغییر شکل­های حاصل از حفاری، به ویژه نشست سطحی زمین، همواره باید پیش از حفاری مورد توجه قرار گیرد. به این منظور در مقاله به بررسی اثر حفر تونل بر نشست ساختمان­های مجاور تونل با نگرش ویژه بر ارتفاع و عرض سازه پرداخته شده است. تونل مترو اصفهان به صورت موردی در نظر گرفته شده است و از نرم­افزار FLAC2D جهت مدل­سازی در استفاده شده است. در این مقاله محدوده ایستگاه میدان آزادی تا ایستگاه شیخ کلینی و اطلاعات ساختمان­های منطقه در نظر گرفته شده و به بررسی اثر عرض و ارتفاع سازه­های اطراف تونل بر میزان نشست سطح زمین در اثر حفر تونل پرداخته شده است. با توجه به تراکم زیاد سازه­ها در این منطقه و برنامه توسعه شهری احتمال تخریب بسیاری از سازه­ها و احداث سازه­های جدید در این منطقه وجود دارد. جهت تعیین مشخصات ژئوتکنیکی محدوده مورد مطالعه در سه منطقه مطالعات ژئوتکنیکی صورت گرفته است و جهت صحت­سنجی نتایج با استفاده از ابزاردقیق نشست سازه مجاور در مدت زمان 90 روز بررسی شده است. با توجه به تحلیل­های انجام گرفته، در ساختمان با عرض 10 متر و تعداد طبقات 4 (ارتفاع 12 متر) محدوده­ی مجاز ساخت سازه در حدود 65/1 متر و با افزایش تعداد طبقات به 8 و 12 طبقه این فاصله به حدود 5/4 و 9 متر رسیده است و نسبت به ساختمان 4 طبقه به ترتیب 72/2 و 45/5 برابر افزایش یافته است. با افزایش تعداد طبقات به 12، محدوده مجاز ساخت سازه برای عرض 20 و 30 متر به ترتیب نسبت به ساختمان با عرض 10 متر به ترتیب 5/1 و 7/2 برابر افزایش یافته است. لازم به ذکر است، نتایج به دست آمده برای مناطق مشابه با منطقه مورد نظر از نظر ویژگی­های ساختگاه و مشخصات تونل می­تواند مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating soil-structure interaction through the tunnel excavation with focus on structure height and width; Case Study: Isfahan Metro Tunnel

نویسندگان [English]

  • M. Amiri 1
  • M. Ameri, 2
  • S. Ghasemi 3
  • R. Salehian 4
1 Assistant Professor, University of Hormozgan, Faculty of Engineering, Bandar Abbas, Iran.
2 Master Student, Islamic Azad University of Qeshm, Faculty of Engineering.
3 PhD Student, Kharazmi University, Faculty of Engineering, Tehran, Iran.
4 Hormozgan University
چکیده [English]

In the construction of urban underground infrastructures, the passage of tunnels below the surface structures is inevitable. Prediction and control of deformations resulting from excavating, especially the ground's surface subsidence, should always be considered before drilling. For this purpose, the present study deals with the numerical analysis of the interaction between the tunnel and its adjacent buildings. In this paper, the Isfahan Metro Tunnel in the range of Azadi Square to Sheikh Koleini Station is considered and FLAC2D software is used for modeling. The characteristics of the buildings in the limited area have been considered and the effect of the width and height of the structures around the tunnel on the rate of ground subsidence caused by the tunnel excavation has been investigated. In order to validate the results, data of the subsidence instrumentation were utilized. Finally, based on the performed analysis, it was concluded that the permissible range of constructing structures around the tunnel area depends on the geometry of the structure and as the size of the structure increases, reliable limits for the construction of structures around the tunnel drilling area are reduced. As a practical result, a diagram was provided to determine the permissible range of construction around the twin tunnel based on different values of the width and height of the structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil and structure interaction
  • Tunnel
  • Isfahan
Amiri, M., Rajabi, S., & Darabi, M. (2019). Study of the Effect of Cross-sectional Geometry of Single and Twin Tunnels on the Ground Surface Settlement (Case study: Isfahan’s Metro Tunnel). Journal of civil enviromental engineering, 49.2(95), 35-46.
ASTM, D. (1999). Standard test method for specific gravity of soils. Test method A Procedure for Oven-Dried Specimens.
ASTM, D. (2011). Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions. ASTM West Conshohocken.
Bayat, H., Hasanlourad, M., & Hasanlou, M. R. (2015). Investigation of the Effect of Mechanized Excavation on Urban Tunnels in Surrounding Buildings and Numerical Session Control. Eighth National Congress of Civil Engineering.
Ghiasi, V., Esmaeili, K., & Arzjani, D. (2020). Pile-Tunnel Interaction in Subway Tunnels under Seismic Loads. Journal of civil enviromental engineering.
Hasanpour, R., Chakeri, H., Ozelik, Y., & Denek, H. (2012). Evaluation of surface Settlements in the Istanbul Metro in terms of analytical, numerical and direct measurements. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 3, 499-510.
Lambrughi, A., Rodríguez, L.M., & Castellanza, R. (2011). Development and validation of a 3D numerical model for TBM-EPB Mechanized excavation Computers and Geotechnics Journal, 40, 97-113.
Landau, L., & Lifshitz, E. (1970). Theory of Elasticity Course of Theoretical Physics (2nd Edition ed., Vol. 7, pp. 13): Pergamon: Oxford.
Leca, E., & New, B., (2007). Settlements induced by tunneling in soft ground tunneling and underground space technology. (22(2)), 119-149.
Li, P., Zou, H., Wang, F., & Xiong, H. (2020). An analytical mechanism of limit support pressure on cutting face for deep tunnels in the sand. Computers and Geotechnics, 119, 103372.
Mahmutoglu, Y. (2011). Surface subsidence induced by twin subway tunneling in soft ground conditions in Istanbul. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 70, 115-131.
Ocak, I. (2009). Environmental effects of tunnel excavation in soft and shallow ground with EPBM: The case of Istanbul. Environmental Earth Science, 59, 347-352.
Peck, R. (1969). Deep excavations and tunneling in soft ground. Proc. 7th ICSMFE, 1969, 225-290.
trains, The urban and subrban trains. (2011). Isfahan.
Vahdani, R., Fakhriyeh, H., & Gerami, M. (2019). Seismicity Acceleration Spectrum of Ground Surface under the Effects of Urban Metro Tunnels with Circular Cross Section in Alluvial Soils. Tunneling & Underground Space Engineering 8(1), 57-71.
Vahdatirad, M.J., Ghodrat, H., Firuzian, S., & Barari, A. (2009). Analysis of Underground Market Settlement in Tabriz Urban Railway. European Journal of Scientific Research, 36(4), 595-605.
Yu, L., Zhang, D., Fang, Q., Cao, L., Xu, T., & Li, Q. (2019). Surface settlement of subway station construction using pile-beam-arch approach. Tunnelling and Underground Space Technology, 90, 340-356.