بررسی اثر روش های حفاری دو مرحله ای پلکانی و دیافراگم میانی بر نشست سطحی و گروه شمع

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

10.22065/jsce.2020.234799.2166

چکیده

در مناطق شهری با تراکم جمعیتی بالا، کمبود فضا‌های سطحی سبب توسعه شبکه حمل و نقل به ویژه ساخت تونل های مترو شده است که معمولا ساخت این تونل‌‌ها نزدیک ساختمان‌‌های متکی بر پی های عمیق امری اجتناب ناپذیر است. زمانی که تونل حفاری می شود، نشست حاصل خواهد شد که ممکن است سبب آسیب به سازه های سطحی و عمیق شود. بنابراین، کنترل نشست های سطحی و سایر اثرات محیطی یک موضوع کلیدی برای طراحی پروژه های حفاری تونل می باشد. بر این اساس در پژوهش حاضر با استفاده از تحلیل سه بعدی در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس، اثر الگوهای متداول حفاری تونل به روش جدید اتریشی شامل حفاری دومرحله ای پلکانی و دیافراگم میانی بر میزان نشست سطحی زمین و نیرو‌های وارد بر تک شمع و گروه شمع 2 × 2 زمانی که تونل در مجاورت شمع ها قرار دارد در خاک رسوبی هوازده بررسی شد. نتایج نشان داد مقادیر نیروهای خالص وارد بر شمع به علت روش های حفاری زمانی که به صورت گروه شمع اجرا می شوند به مراتب کمتر از حالتی است که به صورت تک شمع اجرا می شوند. همچنین ثابت شد روش حفاری دیافراگم میانی حداقل مقادیر نشست سطحی زمین، نشست و نیروی محوری خالص در گروه شمع را در مقایسه با روش حفاری دو مرحله ای پلکانی باعث شده است. بعلاوه ثابت شد ناحیه تحت تاثیر حفاری تونل بر نشست سر شمع برخلاف نشست سطحی زمین، وابسته به روش های حفاری بوده به طوری که ناحیه تحت تاثیر در روش دو مرحله ای پلکانی، 2D ± و در روش دیافراگم میانی در محدوده 2D- الی 1D+ از مرکز شمع (قبل و بعد از مرکز شمع) در راستای حفاری است که D قطر تونل می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating the effect of Top heading and Central diaphragm wall methods on the surface settlement and pile group

نویسندگان [English]

  • Mehrad Mirsepahi 1
  • Seyed Mohammad Mirhosseini 2
  • Arash Nayeri 2
  • Seyed Hamid Lajevardi 2
1 PhD candidate, Department of Civil Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran.
چکیده [English]

In urban areas with high population density, lack of surface space has led to the development of the transport network, especially the construction of underground tunnels, which is usually inevitable in the construction of buildings near deep foundations. When a tunnel is excavated, the surface settlements will result in damage to the surface and deep structures. Therefore, control of surface settlements and other environmental impacts is key to the design of tunnelling projects. Thus, in the present study, using the three-dimensional analysis by Abaqus finite element software, the effect of New Austrian tunnelling method (NATM) including Top heading (TH) and Central diaphragm wall (CDW) on the surface settlements and the forces applied to the single pile and the 2 × 2 pile group was investigated when the tunnel is adjacent to the piles in weathered residual soil. The results showed that the amount of net forces applied to the pile due to tunnelling patterns when running as a pile group was significantly lower than those for the single pile. It was also proved that, in the pile group, the CDW method created a lower amount of net surface settlements and net axial forces compared to the TH method. Also, unlike surface settlements, the influence zone on the pile head settlement in the longitudinal direction can be identified as ±2D in TH, and in the CDW method from -2D to +1D from the pile center (behind and ahead of the pile axis), where D is the tunnel diameter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • natm
  • Finite element method
  • Single pile
  • Pile group
  • Load transfer
  • Soil-structure interaction