مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

ارزیابی تأثیر سازه نگهبان از نوع تیرهای پیشرو در تونل‌های کم‌عمق شهری، مطالعه موردی تونل تقاطع استاد معین تهران

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
3 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
چکیده
یکی از اهداف اصلی در ساخت تونل‌های شهری، به حداقل رساندن نشست زمین و کنترل آن است. هدف از تحقیق حاضر بررسی میزان تأثیر تیرهای پیشرو در کاهش نشست سطح زمین در تونل‌های کم عمق شهری می‌باشد. این تحقیق با مدل‌سازی عددی پروژه تونل استاد معین تهران و استفاده از روش حفاری تونل‌زنی اتریشی با نرم‌افزار Plaxis3D انجام شده است. در این پروژه برای کنترل نشست تاج تونل از سازه نگهبان پیش‌نگهدارنده تیرپیشرو استفاده شده است. عملکرد تیرهای پیشرو در کنترل نشست سطح زمین و همچنین میزان لنگرخمشی، نیروهای محوری و نیروهای برشی تیر پیشرو در 12 مدل عددی ساخته شده بررسی شده است. تغییر ابعاد تیرهای پیشرو، تغییر مقاومت فشاری بتن تیرهای پیشرو ، تغییر روباره تونل و طول تونل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان داد وجود تیرهای پیشرو 21 درصد کاهش نشست سطح زمین را در پی خواهد داشت و همچنین با یدست آوردن پارامترهای بهینه مقاومت فشاری، مساحت تیرپیشرو، روباره و طول تونل تأثیر تیرهای پیشرو بیشتر و نشست سطح زمین نیز کمتر خواهد شد. در نهایت روش تقریبی (دستی) برای طراحی تیر پیشرو ارائه شده است. در نهایت روش تقریبی در نهایت روش تقریبی (دستی) برای طراحی تیر پیشرو ارائه شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluation of the effect of leading beam support structure in shallow tunnels, A case study of Ostad Moein Tunnel, Tehran

نویسندگان English

Masoumeh Amini Kheirabad 1
Meysam Jalali 2
Mohsen Keramati 3
1 MSc graduated, Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده English

One of the main goals in urban tunnel construction is to minimize and control ground settlement. The aim of the present study is to investigate the effect of leading beams on reducing ground settlement in shallow urban tunnels. This study was conducted by numerical modeling of the Ostad Moein Tehran Tunnel Project and using the Austrian tunneling method with Plaxis3D software. In this project, a leading beam pre-retaining guard structure was used to control the tunnel crown settlement. The performance of leading beams in controlling ground settlement as well as the amount of bending moment, axial forces, and shear forces of the leading beam were investigated in 12 numerical models constructed. Changing the dimensions of leading beams, changing the compressive strength of the concrete of leading beams, changing the tunnel overburden, and the length of the tunnel were investigated. The results of the present study showed that the presence of leading beams will result in a 21 percent reduction in ground settlement, and also by obtaining the optimal parameters of compressive strength, leading beam dimensions, overburden, and tunnel length, the effect of leading beams will be greater and ground settlement will be less. Finally, an approximate (manual) method for leading beam design is presented.

کلیدواژه‌ها English

Leading Beams
Ground Settlement
Tunnel
Support structure
Numerical modelling
[1] Tahmasebi, M., Shirinabadi, R., Hosseini, M., & Aboutalebi, A, (2018) Analysis of pre-retaining systems and their effects on reducing settlement caused by excavation of underground spaces, Fifth Iranian Dam and Tunnel Conference and Exhibition.
[2] Zhang, Y., Zhao, X., Guo, F., Tao, L., Liu, J., Liao, W., ... & Yang, X. (2025). Construction techniques and support effect of large-diameter pipe roof for ultra-shallow buried subway station. KSCE Journal of Civil Engineering, 29(2), 100098.
 
[3] Gangwar, A., Handa, S., Kumar, J., Singh, M., & Dwivedi, R. D. (2025). A Case Study of Tunnel Stability in Quaternary Deposits Using Pipe-Roof Supports. Indian Geotechnical Journal, 55(1), 426-442.
[4] Ergincan, H. E., Ozudogru, T. Y., & Yildirim, I. Z. Numerical Modeling of NATM Tunnels Pre-Supported with Umbrella Arch Method: Comparison with Field Measurements. In Geo-Congress 2024 (pp. 140-151).
[5] Siad, I., Akchiche, M., & Spyridis, P. (2023). Effect of the Umbrella Arch Technique Modelled as a Homogenized Area above a Cross Passage. Applied Sciences, 13(3), 1588.
[6] Zhao, J., Tan, Z., Li, L., Zhang, B., Liang, W., & Kong, H. (2023). Mechanism effect of umbrella arch supports in a shallow long-span tunnel: A case study. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 24(1), 29.
[7] Bagherzadeh, P., Goshtasbi, K., & Kashef, M. (2020). Umbrella arch method performance, structural behavior and design elements utilizing in collapsing zones. Environmental Earth Sciences, 79(23), 521.
[8] Morovatdar, A., Palassi, M., & Ashtiani, R. S. (2020). Effect of pipe characteristics in umbrella arch method on controlling tunneling-induced settlements in soft grounds. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 12(5), 984-1000.
[9] Li, R., Zhang, D., Wu, P., Fang, Q., Li, A., & Cao, L. (2020). Combined application of pipe roof pre-support and curtain grouting pre-reinforcement in closely spaced large span triple tunnels. Applied Sciences, 10(9), 3186.
[10] Dehghan, A.N(2020) Influence of Forepoling Umbrella on the settlements induced by shallow urban tunneling. Geotechnical and Geological Engineering, 38: p. 5005-5022.
[11] Le, B. and R. Taylor, (2016) A study on the reinforcing capabilities of Forepoling Umbrella System in urban tunnelling.
[12] Shi, Y., et al., (2017) Performance evaluation of long pipe roof for tunneling below existing highway based on field tests and numerical analysis: case study. International Journal of Geomechanics, 17(9): p. 04017054.
[13] Vitali, O.P., Celestino, T. B., & Bobet, A (2022) Construction strategies for a NATM tunnel in São Paulo, Brazil, in residual soil. Underground Space, 7(1), 1-18.‏,.
[14] Geotechnical report of the project by Ostad Moein Tehran, Rahasaz Tarh Consulting Engineers (1392) Tehran: 9,18,38,39
[15] Engineers., C.R., (2021) Structural design criteria for urban and suburban train tracks.
[16] Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19(First printing: June 2019 ISBN: 978-1-64195-056-5 DOI: 10.14359/51716937
[17] Amini kheyrabad.M. Evaluating the effect of NATM method in the ground surface settlement of urban shallow tunnels (1402). MSc graduated. Shahrood University of Technology
[18] Terzaghi, K., (1946) Rock defects and loads on tunnel supports. Rock tunneling with steel supports.

  • تاریخ دریافت 10 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 04 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 31 اردیبهشت 1404