مطالعه عددی تاثیر پارامترهای اساسی در نشست سطح زمین طی عملیات لوله رانی

تکنیک لوله رانی یک راه کار علمی، اقتصادی و زیست محیطی برای ساخت تاسیسات زیرزمینی به شمار می رود که نقش اساسی در اجرای پروژه ها دارد. در این روش هم زمان با انجام عملیات حفاری توسط سپر، رانش لوله ها با استفاده از جک های هیدرولیکی صورت می پذیرد. تغییر شکل زمین در طول عملیات لوله رانی از اساسی ترین چالش هایی است که تحلیل آن برای اهداف ایمنی و طراحی پروژه امری لازم و ضروری است. پارامترهای متعددی وجود دارد که در الگوی تغییر شکل زمین طی عملیات لوله رانی تاثیر می گذارد. تاثیر هر یک از پارامترها و میزان حساسیت آن ها بایستی مشخص گردد تا با طراحی مناسب بتوان تغییر شکل زمین را کنترل کرد. بررسی الگوی جابجایی در زمین لایه ای و بر اساس شبیه سازی عددی اجزاء محدود و درنهایت تحلیل حساسیت آن ها موضوعی است که مطالعات محدودی در این زمینه انجام شده است. در این مطالعه، جزییات مدل سازی ازجمله مخروطی بودن سپر حفاری، راندمان افزایشی فشار تزریق دوغاب و فشار صفحه حفاری در نظر گرفته شده است تا نزدیک به حالت واقعی بوده باشد. مقادیر جابجایی در سطح زمین و تاج خط لوله مورد تجزیه وتحلیل قرار می گیرد. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار عددی اجزاء محدود پلکسیس و با در نظر گرفتن مطالعه موردی انجام گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی با نتایج به دست آمده از مطالعات میدانی و تحلیلی کالیبره شده و در ادامه تاثیر هر یک از پارامترها در الگوی تغییر شکل زمین و نیز تخمین میزان برآمدگی ها و محل دقیق آن ها موردبررسی قرار گرفت. در گام بعد رابطه هر یک از پارامترها با نشست سطح زمین برآورد شده و درنهایت تاثیر هر یک از عوامل مختلف با استفاده از تحلیل حساسیت سنجیده شد و شاخص حساسیت هرکدام مشخص گردید. نتایج نشان می دهد حساس ترین عامل نسبت به نشست سطح زمین قطر فضای حفاری و کم اهمیت ترین عامل فشار صفحه حفاری است. بیشترین نشست در قسمت انتهایی سپر حفاری به دلیل مخروطی بودن سپر و اجازه ترخیص تنش اتفاق می افتد. درنهایت با توجه به نتایج مشخص گردید که رابطه بین زاویه اصطکاک داخلی و مدول کشسان با نشست سطح زمین به صورت خطی اما غیرمستقیم است. روابط سایر پارامترها نیز به صورت غیرخطی ارزیابی شد.