تخمین میزان نشست سطح زمین ناشی از حفر تونل قطعه شرقی- غربی خط هفت متروی تهران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد استخراج معدن، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

2 استادیار گروه مهندسی معدن، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

3 دکترای ژئوتکنیک، شرکت سهامی خدمات مهندسی برق (مشانیر).

چکیده

لزوم بررسی و تخمین نشست‌های سطح زمین از مهم‌ترین اصول طراحی تونل‌های کم‌عمق شهری است که در صورت صحت مطالعات می‌توان با اقدامات مقتضی مانع از بروز خسارات بر سازه‌های سطحی و زیرسطحی شد. در این تحقیق چهار مقطع از قطعه شرقی- غربی خط 7 متروی تهران به عنوان مقاطع با استعداد نشست‌های سطحی بیشتر، انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت. این بخش از پروژه مترو، در نهشته‌های آبرفتی جوان تهران قرار داشته و بیشتر شامل خاک‌های ریزدانه است. مسئله نشست زمین لزوماً نیاز به یک طراحی در فضای سه بعدی دارد. لذا نرم‌افزار FLAC 3D برای مطالعه استعداد نشست سطح زمین در طول مسیر تونل مورد مطالعه، انتخاب و استفاده شد. یکی از مهم‌ترین مزایای طراحی‌های سه بعدی، حفاری مرحله‌ای و بررسی اثرات حفر هر مرحله، بر زمین میزبان تونل است. لذا حفاری مرحله‌ای با سیکل پیشروی 5/1 متر تا جایی انجام شد که حفاری‌های جدید تأثیری بر نشست‌های سطحی نقطه منطبق بر ورودی تونل در مدل ساخته شده، نداشته باشد. به‌رغم ناتوانی روش‌های تحلیلی و تجربی در برآورد اثر آب‌های زیرزمینی و اثرات سربار ناشی از سازه‌های سطحی و ترافیک خیابان بر نشست‌های سطحی، به دلیل عدم نصب وسایل ابزارنگاری از روش‌های تحلیلی ساگاستا(Sagaseta)، لوگاناتان و پولوس(Loganathan and Polous)، ورویجت و بوکر(Verruijt and Booker)، بابت (Bobet) و روش تجربی و تصادفی پک (Peck) نیز برای بررسی بیشتر بروز پدیده نشست زمین در مقاطع مورد مطالعه، استفاده شد. پس از به کارگیری روش‌های مختلف برای مطالعه چهار مقطع انتخاب شده می‌توان نتیجه گرفت که نشست سطح زمین (به غیر از مقطع دوم) در حد مجاز می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Estimating ground subsidence due to tunneling of east-western part of Tehran metro line 7

نویسندگان [English]

  • Meisam Razifar 1
  • Mahdi Hosseini 2
  • Siamak Hashemi 3
1 ME student, Mininig Engineering Department, Imam Khomeini International University, Ghazvin, Iran
2 Mininig Engineering Department, Imam Khomeini International University, Ghazvin, Iran, meh_hosseini18@yahoo.com
3 PhD in geotechnical Engineering, Power Engineering Consultants Company, Moshanir
چکیده [English]

The investigation and estimation of surface subsidence and ground settlement is an important aspect in the design of shallow tunnels in urban areas. Proper exploration could lead to correct measures and avoiding any damage to structures over and underground.
In this study, four sections of the east-western part of Tehran’s Metro Line 7 with the most potential for surface subsidence were chosen and studied. This part of the metro project is positioned in the young alluvial deposits of Tehran and consists mainly of fine grained soil. Ground settlement requires three dimensional design. Hence, FLAC 3D was used to investigate the surface subsidence of the ground along the tunnel route in sections mentioned above. One of the most important advantages of three dimensional design is the possibility of stepwise excavation, and to explore the effect of each excavation step on the surrounding ground. Hence, the stepwise excavation was carried out and continued in 1.5 m advancing stages, until the advancement stopped affecting the ground settlement at the point over the tunnel portal considered in the model.
Even though, analytical and empirical methods are unable to evaluate the effect of ground water and the effect of overburden due to the presence of structures and traffic at the surface, because of not installing the monitoring system, analytical methods suggested by Sagaseta, Loganathan and Poulos, Verruijt and Booker, and Bobbet, and also Peck’s empirical method were used to investigate the ground settlement in this project.
After using the various methods to study the four chosen sections of the metro line, and analyzing the settlement curves in these sections, it was concluded that the ground settlements is permissible (except the second section).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ground subsidence
  • Tehran metro line 7
  • Numerical methods
  • FLAC 3D software
  • Analytical methods
  • Empirical Method

بربریان، م.، قریشی، م.، ارژنگ، ا.، مهاجر اشجعی، ا.، 1364. "پژوهش و بررسی ژرف‌نو زمین‌ساخت و خطر زمین‌لرزه، گسلش در گستره تهران و پیرامون"، گزارش شماره 56  سازمان زمین‌شناسی کشور.

ستاری ق، 1387. "برآورد عددی و تحلیلی نشست سطح زمین ناشی از تونل‌سازی با سپر تعادلی زمین (مطالعه موردی خط هفت متروی تهران)"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، دانشکده معدن.

شریعتمداری ن، فرزانه الف، 1380." مطالعه نشست سطح زمین بر اثر حفر تونل مترو"، پنجمین کنفرانس تونل ایران، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 7 الی 9 آبان ماه، تهران.

 شریف‌زاده، م، عفیفی‌پور، م، تسوجی‌زاده، م، 1388. "تأثیر طول گام و مراحل حفر در روش حفاری مرحله‌ای بر میزان نشست سطح زمین در خط چهار متروی تهران"، نشریه علمی-پژوهشی مهندسی معدن، دوره پنجم، شماره دهم، ص. 39 تا 46.

صدقیانی، م، ح، علیاری، ی، 1387. "بررسی اندرکنش خاک و تونل در مراحل حفاری به روش EPB و اثر آن‌ها در نشست سطح زمین،  مورد مطالعه: تونل‌های قطار شهری تبریز"، نشریه انجمن تونل ایران، شماره 3، ص. 13.

موسسه مهندسین مشاور ساحل، 1388."گزارش بررسی کلی پلان و پروفیل مسیر، خدمات مهندسی پروژه تونل خط هفت متروی تهران قطعه شرقی- غربی".

 موسسه مهندسین مشاور ساحل، 1388. "گزارش مطالعات زمین‌شناسی مهندسی مسیر تونل، خدمات مهندسی پروژه تونل خط هفت متروی تهران قطعه شرقی- غربی".

موسسه مهندسین مشاور ساحل، 1388. "گزارش تزریق پشت سگمنت، خدمات مهندسی پروژه تونل خط هفت متروی تهران قطعه شرقی- غربی".

موسسه مهندسین مشاور ساحل، 1388." گزارش مبانی و معیارهای تحلیل و طراحی. خدمات مهندسی پروژه تونل خط هفت متروی تهران قطعه شرقی- غربی".

وفائیان، م، شریعت‌مداری، ن، حیدری، م، 1382. تأثیر شیب سطح زمین، بار خارجی و شکل مقطع تونل بر مقدار نشست زمین حاصل از حفر تونل‌های خاکی. ششمین کنفرانس تونل، دانشکده عمران دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.

Cording, E.J., and Hansmire, W.H., 1975. Displacements around soft ground tunnels. General Report 5'h Pan American Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Buenos Aires, Session IV, pp. 571-632.

I.T.A. Working Group No. 2. (ITA), 2000. Guidelines for the design of shield tunnel lining. Tunneling and Underground Space Technol.,15(3): 303–331.

Itasca Consulting Group, 2002. Flac Version 4 User Manual, Minneapolis.

Loganathan, N., Poulos, H.G., 1998. Analytical prediction for tunnelling-induced ground movements in clays. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 124(9): 846–856.

Melis, M., Medina, L., Ma Rodríguez, J., 2002. Prediction and analysis of subsidence induced by shield tunnelling in the Madrid Metro extension. Cannadian Geotechnical Journal. 39(6): 1273-1287.

Moller, S., 2006. Tunnel Induced Settlements and Structural Forces In Linings. Mitteilung 54 Des Instituts Fur Geotechnik Herausgeber P.A Vermeer.

Peck, R.B., 1969. Deep excavations and tunneling in soft Ground. proceedings of 7th International Conference Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, State-of-the-Art, Vol. 7, pp. 225-290.

Sagaseta C., 1988. Discussion on: Sagaseta, C., Analysis of Undrained Soil Deformation due to Ground Loss, Author’s reply to B. Schmidt, Geotechnique, 38 (4): 647–649.

Verruijt ,A., Booker ,J.R., 1996. Surface Settlement due to deformation of a tunnel in an elastic half Plane. Geotechnique, 46(4): 753-757