بررسی تاثیر فشار سینه کار بر نشست سطح زمین در تونل سازی با سپر متعادل کننده فشار زمین (EPB)(مطالعه موردی: خط A متروی قم)

عوامل موثر در نشست سطح زمین در روش حفاری مکانیزه را می توان عمدتا به چهار دسته عوامل هندسی، عوامل ژئومکانیکی، پارامترهای کاری ماشین حفاری و پارامترهای مدیریتی و اجرایی تقسیم بندی کرد. عوامل هندسی شامل عمق و قطر تونل هستند پارامترهای کاری ماشین شامل فشار وارد بر جبهه حفاری، فشار تزریق در پشت سگمنت ها و نیز میزان تغییر قطر (کاهش قطر دستگاه در طول) دستگاه است و پارامترهای ژئومکانیکی شامل مشخصات مکانیکی لایه های خاک بین تونل تا سطح زمین است. در تونل های مناطق شهری که بیش تر در عمق کم و در بستر خاکی حفر می شوند، فشار جبهه کار می تواند یکی از عوامل پیش گیری کننده نشست سطح زمین باشد. در پروژه خطA مترو قم، تونل با ماشین حفاری مکانیزه از نوع متعادل کننده فشار زمین (EPB) حفر می شود. در این تحقیق با تمرکز روی پنج مقطع از این تونل، تاثیر فشار جبهه کار بر نشست سطح زمین تحلیل شده است. این پنج مقطع در کیلومترهای مختلف تونل در مکان هایی انتخاب شدند که در سطح زمین پین های نشست سنجی نصب شده اند و نتایج مدل سازی عددی قابل صحت سنجی هستند. برای بررسی اثر فشار سینه کار روی حداکثر نشست سطح زمین، چهار سطح فشار 100، 150، 200 و 400 کیلوپاسکال بررسی شد. این فشارها به ترتیب 1، 5/1، 2، و 4 برابر فشار اولیه جبهه کار بودند. نشست سطح زمین در این چهار سطح فشار با استفاده از نرم افزار اجزا محدود PLAXIS 3D TUNNEL ارزیابی شده است. اعتبارسنجی نتایج با استفاده از ابزاربندی در سطح زمین (پین های نشست سنجی) و روی تمامی این مقاطع انجام شده است. اعتبارسنجی انجام شده نشان داد که نتایج مدل سازی تطابق خوبی با نتایج پین های نشست سنجی دارد. مقایسه نتایج نشان می دهد افزایش 4 برابری فشار جبهه کار، حداکثر سبب کاهش 4. 45 میلی متری نشست بیشینه می شود. بنابراین افزایش فشار جبهه کار، میزان نشست را کاهش می دهد اما این مقدار بسیار ناچیز است. هم چنین مشخص شد که افزایش بیش از اندازه فشار سینه کار (بیش از 200 کیلوپاسکال) نه تنها حداکثر نشست سطح زمین را کاهش نمی دهد بلکه باعث ایجاد شکست غیرفعال (Passive failure) یا همان بالازدگی در جلوی سپر روی سطح زمین زمین می شود.