به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب شکرالله زارع

  • عارف جابری*، شکرالله زارع

    در اثر فعالیت های مختلفی مانند حفاری تونل، مغارها، دفن زباله های اتمی، استخراج نفت، آب و گاز و احداث سدها میدان های تنش دستخوش تغییر شده، این تغییرات باعث ایجاد ترک های جدید شده و یا ترک های پیشین را گسترش می دهد. این ترک ها و درزه ها تاثیرات بسیار مهمی بر رفتار هیدرولیکی، مکانیکی و هیدرو مکانیکی سنگ ها دارد. در چنین حالتی بررسی رفتار توامان هیدرو مکانیکی درزه ها بسیار مهم بوده چراکه تاثیر بسیار زیادی بر فعالیت های ذکرشده دارد. در این پژوهش به تشریح مدل های رفتاری مختلف توامان هیدرو مکانیکی تک درزه سنگی پرداخته شد. بر اساس بررسی های انجام شده بر روی مدل های رفتاری هیدرو مکانیکی جونز، نلسون، گنگی، والش، سانگ و ویتراسپون، سوان، پاین و کاندال،کافریتساس و انیشتین، هارپر و لاست، مدل وی، ایساکی و همکاران، بندیس و بارتون، اولسون و بارتون، لی و چو، سین و همکاران و چوی و همکاران مشخص شد که بازشدگی درزه با افزایش تنش نرمال به صورت غیرخطی تغییر شکل یافته و بسته می شود و این بسته شدگی و افزایش سطوح تماس درزه موجب افزایش و کانالیزه شدن جریان شد. این افزایش تنش، نفوذپذیری درزه را دچار تغییر کرد؛ از طرفی افزایش تنش فشاری بیش از مقاومت فشاری دندانه های درزه، باعث کاهش هدایت هیدرولیکی و حتی باعث تغییر مسیر جریان در صفحه درزه شد. براثر اعمال تنش برشی نیز هدایت هیدرولیکی و نفوذپذیری افزایش یافت که این افزایش بعد از مقداری جابجایی برشی به مقدار ثابتی رسید؛ در این حالت نیز جابجایی برشی بیش ازحد باعث خردشدگی دندانه ها شده و باعث کاهش نفوذپذیری در اثر مسدود شدن مسیر جریان شد.

    کلید واژگان: درزه سنگی, رفتار توامان هیدرو مکانیکی, تنش نرمال, تنش برشی, هدایت هیدرولیکی}
  • سعید صبور، مرتضی جوادی اصطهباناتی*، شکرالله زارع

    مدل سازی سامانه های پیش نگهداری به عنوان یکی از چالش های طراحی و بازطراحی تونل ها محسوب می شود. به طورکلی، سامانه های پیش نگهداری تونل با استفاده از دو دیدگاه مختلف شامل رویکرد مبتنی بر المان های سازه ای خطی و رویکرد مبتنی بر زون معادل مدل سازی می شوند. هدف از این مقاله، بررسی تاثیر رویکردهای مختلف اعمال سامانه پیش نگهداری در مدل سازی عددی اندرکنش تونل و زمین درون گیر است. بدین منظور، یکی از مجموعه تونل های پروژه آزادراه تهران شمال به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده و مدل سازی عددی اندرکنش تونل و زمین درون گیر با رویکردهای مختلف و با استفاده از نرم افزار FLAC3D انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی و ارزیابی کارایی مدل عددی، بخشی از نتایج مدل عددی و یکی از ریزش های حادث شده در حین عملیات حفاری تونل مورد مقایسه قرار گرفت. درنهایت، مقایسه بین نتایج مدل سازی سامانه پیش نگهداری با رویکردهای مختلف انجام شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که مدل عددی مورداستفاده بخش مهمی از شواهد و رخدادهای حادث شده در واقعیت را به طور مناسبی ارزیابی نموده و از این نظر، استفاده از این مدل عددی برای سایر اهداف عملی به ویژه تحلیل پارامتریک با دقت موردنیاز امکان پذیر خواهد بود. جابجایی های قائم پیش بینی شده مدل های عددی با رویکردهای مختلف هم ازنظر توزیع فضایی و مقادیر جابجایی دارای شباهت های بسیار زیادی بوده و میزان خطای نسبی بین مقادیر پیش بینی شده جابجایی تاج تونل با روش های مختلف به طور متوسط برای مجموعه تونل های موردبررسی در حدود 7/2 درصد و 1/5 درصد است. همچنین، با توجه به اختلاف نسبتا اندک بین نتایج حاصل از مدل های عددی با رویکردهای مختلف اعمال سامانه پیش نگهداری به صورت المان سازه ای و مدل های مبتنی بر زون معادل، استفاده از هر یک از این دیدگاه ها برای مقاصد مدل سازی امکان پذیر خواهد بود.

    کلید واژگان: پیش نگهداری, مدل سازی عددی, المان سازه ای خطی, زون معادل, تونل}
    Saeed Sabour, Mortaza Javadi *, Shokrollah Zare

    This paper investigates the effect of the method of applying pre-support in the numerical modeling of tunnel and ground interaction. Two main numerical approaches of linear pile and equivalent zone elements were considered for the modeling of pre-support in front of the advancing tunnel face. Both of these approaches were applied for one of the Tehran-Shomal Freeway as the case study of numerical modeling. The results of numerical models were compared to investigate the effect of pre-support modeling approaches. The vertical deformation of numerical models with different approaches shows a meaningful consistency; therefore, it is concluded that both of these methods of linear pile element and equivalent zone element can be applied to numerical modeling demands for other studies.

    Keywords: Pre-Support, Numerical model, Structural element, equivalent zone, Tunnel}
  • Leila Nikakhtar, Shokroallah Zare *, Hossein Mirzaei

    Surface settlement induced by tunneling is one of the most crucial problems in urban environments. Hence, accurate prediction of soil geotechnical properties is an important prerequisite in the minimization of it. In this research work, the amount of surface settlement is predicted using three-dimensional numerical simulation in the finite difference method and Artificial Neural Network (ANN). In order to determine the real geotechnical properties of soil layers around the tunnel; back-analysis is carried out using the optimization algorithm and monitoring data. Among the different optimization methods, genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) are selected, and their performance is compared. The results obtained show that the artificial neural network has a high ability with the amounts of R=0.99, RMSE=0.0117, and MSE= 0.000138 in predicting the surface settlement obtained from 150 simulations from randomly generated data. Comparing the results of back-analysis using the optimization algorithm, the genetic algorithm shows less error than the particle swarm algorithm in different initial populations. In all cases of analysis, the calculation time for both algorithms lasts about 5 minutes, which indicates the applicability of both algorithms in optimizing the parameters in mechanized tunneling in a short time.

    Keywords: Back analysis, Flac3D, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization}
  • عارف جابری*، شکرالله زارع

    در تونل های شهری که بیش تر در عمق کم و در بستر خاکی حفر می شوند، فشار جبهه کار می تواند یکی از عوامل پیشگیری کننده ی نشست سطح زمین باشد. از بین روش های مختلف تعیین فشار جبهه کار، روش عددی بهترین روش می باشد. انتخاب مدل رفتاری مناسب یکی از اساسی ترین مراحل در تحلیل عددی است. در اکثر مدلسازی های عددی حفر تونل از مدل رفتاری موهر کولمب استفاده میشود این مدل رفتاری غالبا منجر به پیش بینی نشست کمتر سطح زمین نسبت به نتایج ابزاربندی می شود. در این تحقیق تاثیر شش حالت فشار جبهه کار در مدل های رفتاری الاستوپلاستیک شامل مدل رفتاری موهر کولمب، مدل رفتاری سخت شونده و مدل رفتاری دراگر پراگر بررسی شد. در راستای این تحقیق، مترو خط A قم به کمک روش تفاضل محدود مدل سازی شد. درنهایت، نتایج حاصل از تحلیل عددی با استفاده از نتایج رفتار سنجی و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده نشست سطح زمین اعتبار سنجی شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که در مدل رفتاری موهر کولمب و دارگر پراگر با افزایش فشار جبهه کار مقدار نشست سطح زمین کاهش پیدا کرد. در مدل رفتاری سخت شونده، نتایج اندکی پیچیده تر بود و با افزایش فشار جبهه کار تا 2 برابر مقدار فشار اولیه میزان نشست سطح زمین کاهش و با افزایش بیشتر فشار جبهه کار این مقدار نشست افزایش یافت. نتایج مدل سازی با مقادیر ابزاربندی مقایسه و نشان از اختلاف کمتر مدل رفتاری سخت شونده با نتایج ابزاربندی نسبت به دو مدل رفتاری موهر کولمب و دراگر پراگر داشت.

    کلید واژگان: معیار موهر کولمب, دراگر پراگر, مدل رفتاری سخت شونده, فشار جبهه کار, روش تفاضل محدود}
  • M. Karami *, Sh. Zare, J. Rostami

    One of the important cost items in mechanized tunneling is the cost of repairing or replacing the disc cutters that have suffered from normal wear during the boring of the hard abrasive rocks. For inspecting the health of the disc cutters, the boring operation shall be stopped, and after checking, the worn disc cutters may be replaced. In this work, the dynamic process of the TBM boring in the jointed rocks is simulated using a real-scale numerical analysis based on the rock fracturing factor using the discrete element method (DEM). The stress distributions induced within the disc cutters as well as the development of the plastic zones in the rock are investigated and compared with the actual results recorded in the Kerman water conveyance tunnel (KWCT). The numerical results indicate that the increase in the rock fracturing causes a decrease in the induced stresses and an increase in the size of the plastic zone. In other words, a higher penetration rate as well as more lifetime for disc cutters can be achieved in highly fractured rocks. Moreover, the average von Misses stress in the disc cutters in the highly fractured rocks is predicted about 16-23% less than stress induced in the slightly fractured rocks. Due to the TBM tunneling, the volume of the plastic zone as well as the actual penetration depth in the highly fracturing rocks are also about 40% and 42% higher than in the slightly fractured rocks under applying the same TBM parameters, respectively.

    Keywords: Disc cutter, Normal wear, Real-scale numerical model, Discrete Element Method, Von Mises stress}
  • محمدحسین امیری هزاوه*، شکرالله زارع، دانیال شیرین

    با وجود پیشرفت های فراوان در احداث سازه های زیرزمینی به روش های مکانیزه و تمام مقطع همچنان روش چال زنی و انفجار در ‏احداث تونل ها و معادن نقش بسزایی دارد. این روش علاوه بر مزایای گوناگون مانند انعطاف پذیری و هزینه سرمایه ای پایین معایبی ‏نیز دارد که یکی از آنها گسترش ناحیه آسیب ناشی از انفجار در اطراف سازه زیرزمینی است که منجر به افزایش درزه و ترک در ‏محیط اطراف و بالتبع کاهش پایداری و افزایش تراوایی و در مواردی نشست زمین می شود.عوامل مختلفی بر ناحیه آسیب ناشی از ‏حفاری موثر است. روش های مختلفی مانند روش اندازه گیری، تجربی و مدل سازی برای بررسی این عوامل موجود است. در این مقاله ‏مدل سازی عددی برای سه حالت مختلف از حفاری صورت گرفته است و علاوه بر ذکر اجمالی عوامل مختلف موثر بر ناحیه آسیب ‏ناشی از حفاری، مشخص می شود بیشترین تاثیر بر روی ناحیه آسیب مربوط به مقاومت کششی و چسبندگی ذاتی سنگ است. علاوه ‏بر آن تاثیر شاخص مقاومت زمین شناسی سنگ (‏GSI‏) به عنوان یکی از شاخصه های مهم در شناخت توده سنگ مورد بررسی قرار ‏گرفته است و تاثیر کاهش ناحیه آسیب با افزایش ‏GSI‏ مشاهده شده است.‏

    کلید واژگان: تونل سازی, چال زنی و انفجار, ‏EDZ, مدل سازی عددی, ‏UDEC‏, ‏GSI}
    M. H. Amiri Hezave *, Sh. Zare, D. Shirin

    Despite many improvement in the underground construction by mechanized ‎methods and the whole section, the drilling and blasting still plays an important ‎role in the construction of tunnels and mines. In addition to various advantages ‎such as flexibility and low capital cost, this method also has disadvantages, one of ‎which is the expansion of the blast damage zone around the underground ‎structure, which leads to increased joints and cracks in the surrounding ‎environment and consequently reduced resistance and increased permeability ‎also In some cases land subsidence occurs . Various factors affect the damage ‎zone. Various methods such as measurement, experimental and modeling ‎methods are available to investigate these factors. In this paper, numerical ‎modeling has been done for three different state of drilling a. In addition to a brief ‎mention of different factors affecting the damage zone, it is determined that the ‎maximum impact on the damage area is related to tensile strength and cohesion ‎of rock. In addition, the effect of rock geological strength index (GSI) has been ‎investigated as one of the important factors in recognizing rock mass and the ‎effect of reducing the damage area with increasing GSI has been observed.‎

    Keywords: Tunneling, Drilling, Blasting, EDZ, Numerical Modeling, UDEC, GSI}
  • ابوالفضل هفت آبادی، شکرالله زارع*

    شکست هیدرولیکی به عنوان یکی از مهم ترین تکنیک های تحریک مخزن دارای پیچیدگی های خاصی است. ازآنجاکه این عملیات بسیار هزینه بر و حساس است، انجام آن نیازمند یک طراحی دقیق بوده و لازمه طراحی عملیات، آگاهی از میزان رشد شکاف در نرخ های تزریق مختلف و پارامترهای هندسی شکاف در شرایط متفاوت است؛ بنابراین مدل سازی سه بعدی تنها راه به دست آوردن این مجهولات با بالاترین دقت است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود آباکوس و بر پایه روش ناحیه چسبناک، یک مدل سه بعدی غیرخطی کوپله سیال- جامد ایجاد شده است. این عملیات در یک چاه قایم به وسیله این مدل شبیه سازی شده است. در ساخت این مدل از گزارش های فنی و نیز تست های آزمایشگاهی و برجای انجام شده، در مخزن و چاه مدنظر استفاده شد. از ویژگی های این مدل سازی می توان به مقیاس میدانی آن اشاره کرد. پس از تزریق سیال هندسه شکستگی تحت نرخ ها و ویسکوزیته های مختلف سیال تزریق شده موردمطالعه قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده با افزایش مدت تزریق و همچنین نرخ پمپاژ طول شکستگی افزایش می یابد و حداکثر طول ایجاد شده برای سیال با ویسکوزیته یک سانتی پواز در زمان تزریق 5 دقیقه با نرخ 35 بشکه در دقیقه یا در زمان تزریق 18 دقیقه و با نرخ 10 بشکه در دقیقه حدود 22 متر است. درحالی که حداکثر ارتفاع شکستگی حدود 70 متر است. به علت اختلاف کم تنش برجای شکست هیدرولیکی بیشتر تمایل به رشد ارتفاعی دارد. همچنین حداکثر بازشدگی شکستگی حدود 9 میلی متر است. افزایش ویسکوزیته سیال موجب افزایش بازشدگی و تا حدودی باعث بیشتر شدن طول شکستگی می شود. درنهایت هندسه شکاف پس از شروع و گسترش شکاف تحت نرخ ها و ویسکوزیته های مختلف سیال شکاف موردمطالعه قرار گرفت.

    کلید واژگان: شکست هیدرولیکی, مدل سازی سهبعدی, روش ناحیه چسبناک, نرخ تزریق سیال, ویسکوزیته سیال}
    Abolfazl Haftabadi, Shokrollah Zare *
    Summary

    According to the results, as the injection duration and the pumping rate increase, the fracture length increases and the maximum length created is about 22 meters by applying a fluid with a viscosity of one centipoise during 5 minutes injection time and the rate of 35 barrels per minute or similarly by the same fluid with 18 minutes injection time and the rate of 10 barrels per minute. 

    Introduction

    Hydraulic fracturing if properly implemented can be one of the least costly ways to increase the maximum production of the reservoir. Due to the complexity of the hydraulic fracturing process, various modeling has been performed to find the closest predictions of the actual fracture characteristics. Linear elastic fracture mechanics (LEFM), adhesion zone method, and plastic criteria can be used to evaluate the fracture onset time and its expansion in rock. 

    Methodology and Approaches

    To investigate the effect of injection duration on fracture growth, fluid was injected into the well with a viscosity of 1 cp and an injection rate of 0- 10 barrels per minute for periods of 5, 8, 10, 12, 15, and 18 minutes. This injection is made by drilling a well in the middle part of the reservoir. In the first 5 seconds, the injection rate increases linearly from zero to 0.07 barrels per minute and remains constant until the end of injection time. This distribution of injection rate over time is chosen to avoid sudden pressure. As the injection begins, the fluid pressure within the fracture increases, and as the fracture pressure is reached, fracture occurs. 

    Results and Conclusions

    The purpose of designing hydraulic fracturing operations is to make some predictions to optimize these operations. There are five important factors to design for a hydraulic fracture: the length, height, and fracture opening that the propane holds, the fracture initiation pressure, and the fracture orientation. Four of these critical parameters are derived from hydraulic fracture modeling, so modeling provides 80% of the required solutions.The main input parameters for modeling hydraulic fractures are surface stresses, pore pressure, Young's modulus, Poisson's coefficient, porosity, permeability, angle of friction, and rock adhesion, and parameters related to rock fracture mechanics such as fracture energy, toughness, and components. As the injection duration and pumping rate increase, the fracture length increases, and the maximum length created for a fluid with a viscosity of one centipede at an injection of 5 min at 35 barrels per minute or 18 min at 10 barrels, is about 3 meters high while its maximum height is about 70 meters. Also, the maximum fracture opening in its opening is about 1 mm. Fluid viscosity affects the fracture width more than its length and also increases with the fracture width viscosity.

    Keywords: Hydraulic Fracturing, 3D modeling, Cohesive Zone Method (CZM), Fluid Injection Rate, Fluid Viscosity}
  • M. Mazraehli *, Sh. Zare, M. Idris

    The purpose of this work is to present an approach for the probabilistic stability analysis of tunnels considering the heterogeneity of geo-mechanical properties. A stochastic procedure is followed to account for the variability in the rock mass property characterization. The finite difference method is coupled with the Monte Carlo simulation technique to incorporate the randomness of rock mass properties. Moreover, a particular performance function is defined to investigate the excavation serviceability based on the permissible deformations. In order to validate the analysis, the probabilistic and the deterministic results are compared with the in-situ measurements. It can be observed that in both the probabilistic and deterministic analyses the largest displacements occur in the invert. In contrast, the smallest displacements are recorded in the sidewalls. Utilizing the performance function, the probability of failure for the invert, crown, left, and right wall is estimated as 100%, 68.8%, 16.2%, and 20.9%, respectively. Comparing the measured and calculated convergences, it is conjectured that the deterministic analysis underestimates the displacements, while the measured values are very close to the mean values predicted by the probabilistic analysis. The results obtained indicate that the presented approach could be a reliable technique compared to the conventional deterministic method.

    Keywords: Underground Excavations, Probabilistic stability analysis, Rock mass properties variability, FDM, MCS}
  • لیلا نیک اختر، شکرالله زارع*، حسین میرزایی نصیرآباد

    آنالیز حساسیت جامع یک ابزار مفید و کاربردی برای شناسایی عدم قطعیت پارامترهای ورودی می باشد که به طور گسترده در علوم مختلف از جمله شبیه سازی مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. آنالیز حساسیت یکی از مراحل اساسی ساخت متا مدل یا مدل جایگزین می باشد، که با شناسایی پارامترهای موثر در امر تونلسازی باعث کاهش زمان و میزان محاسبات لازم می شود. در این تحقیق آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای ژیوتکنیکی و عملیاتی ساخت تونل با ماشین حفاری مکانیزه EPB در خاک انجام شد. به همین منظور فرآیند حفاری تونل با استفاده از روش تفاضل محدود در نرم افزار FLAC 3D به صورت سه بعدی مدل شد و مدل عددی ساخته شده با استفاده از داده مانیتورینگ حاصل از مسیر شرقی- غربی خط 7 مترو تهران اعتبارسنجی گردید. سپس با استفاده از روش تاثیر مقدماتی Morris، آنالیز حساسیت برروی 6 پارامتر ورودی انجام و 3 پارامتر فشار سینه کار، وزن مخصوص و چسبندگی لایه ی خاکی که تونل در آن حفر شده است، به عنوان پارامترهای موثر و حساس در نتیجه نهایی شبیه سازی که در این تحقیق نشست سطحی حداکثر می باشد، انتخاب شد. در ادامه تعداد 100 عدد نمونه تصادفی برای پارامترهای موثر با استفاده از روش فرامکعب لاتین تولید و بعد از شبیه سازی عددی برای آن ها، با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی نشست سطحی حداکثر پیش بینی شد. نتایج پیش بینی با متا مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل عددی ساخته شده با داده در فاز طراحی حدود 98% تطابق نشان دادند.

    کلید واژگان: متا مدل, تونلسازی مکانیزه, FLAC3D, تاثیر مقدماتی Morris, فرامکعب لاتین}
    Leila Nikakhtar, S. Zare *, Hossein Mirzaei Nasirabad

    Global sensitivity analysis is one of the beneficial and useful tool to identify the uncertainty of input variables that has been extremely investigated in different science such as simulations. Sensitivity analysis is an essential step in the production of meta-model, which, by identifying effective parameters in tunneling, reduces the time and computations required. In this paper, sensitivity analysis was carried out on geotechnical and operational parameters of EPB mechanized tunneling in soft soil. So, the tunneling processes were modeled using a finite difference method in FLAC 3D software, and the numerical model was validated by the monitoring data obtained from the East-West route of Tehran metro 7 line. The sensitivity analysis by using elementary effect Morris method was performed on the 6 input parameters and three parameters (face pressure, specific gravity and cohesion of the soil layer which the tunnel was excavated) were selected as effective and sensitive parameters in the maximum surface settlement. Then to construction of meta- model, 100 samples were generated from effective parameters using the Latin Hypercube method. After numerical simulation for each sample, the simulation results were used for surface settlement prediction by using artificial neural network. The results showed that the prediction of the meta-model based on the artificial neural network and the numerical model for the data in the design phase corresponded about 98%.

    Keywords: Meta model, Mechanized Tunneling, FLAC 3D, Latin hypercube, Morris method}
  • M. Shahverdiloo *, Sh. Zare

    Hydraulic fracturing (HF) and hydraulic testing of pre-existing fractures (HTPF) are efficient hydraulic methods in order to determine the in-situ stress of rock mass. Generally, the minimum (Sh) and maximum (SH) horizontal principal stresses are measured by hydraulic methods; the vertical stress (SV) is calculated by the weight of the overburden layers. In this work, 37 HF and HTPF tests are conducted in a meta-sandstone, which has about 10% inter-layer phyllite. The artesian circumstance, considerable gap between the drilling and hydraulic tests in the long borehole, no underground access tunnel to rock cavern at the early stages of projects, and a simplified hypothesis theory of HF are the main challenges and limitations of the HF/HTPF measurements. Due to the instability in the long borehole, the drill rig type and borehole length are revised; also TV logger is added to the process of selection of the test’s deep. The HF/HTPF data is sequentially analyzed by the classic and inversion methods in order to achieve an optimum number of hydraulic tests. Besides, The SH magnitude in the inversion method is lower than the classic method; the relevant geological data and the faulting plan analysis lead to validate the SH and Sh magnitudes and the azimuths obtained by the classic method. The measured SH and Sh magnitudes are 7-17 MPa and 4-11 MPa, respectively; the calculated vertical stress magnitude is 6-14 MPa at the test locations. Indeed, the stress state is (SH > SV > Sh), and SH azimuth range is 56-93 degrees.

    Keywords: Stress Measurement, Stress State, Hydraulic Fracturing, HTPF, Heterogeneity}
  • محسن سرداری، شکرالله زارع*، مسعود مزرعه لی

    عدم قطعیت ها و تغییرات در داده های به دست آمده از سنگ های موجود در مسیر تونل وجود دارد. برای بررسی اثر عدم قطعیت ها یک ابزار آماری-احتمالاتی که اجازه گسترش عدم قطعیت پارامترهای ورودی را به معیار طراحی می دهد، مورد نیاز است. یکی از پارامترهای مهم در تخمین زمان و هزینه یک پروژه تونل سازی، پیش بینی عملکرد ماشین حفار است. هدف از انجام این مطالعه، استفاده از روش های احتمالاتی جهت تخمین نرخ پیشروی ماشین های حفار تمام مقطع است. برای این منظور از روابط مدل های بارتن (QTBM)، موسسه علوم و فناوری نروژ (NTNU) و مدرسه معدن کلرادو (CSM)، به عنوان تابع عملکرد در روش شبیه سازی مونت کارلو 75 استفاده شده است. ابتدا با استفاده از اطلاعات واحدهای زمین شناسی و حفاری قطعه 2 تونل انتقال آب لار-کلان تابع توزیع احتمال مناسب برای پارامترهای ورودی مدل ها مشخص شده و سپس با اجرای شبیه سازی، بازه نرخ پیشروی با قطعیت 95 درصد محاسبه شده است. با مقایسه نتایج مدل ها با مقدار واقعی نرخ پیشروی، مشخص شد که مدل QTBM در تمامی واحدهای زمین شناسی و مدل CSM در طول کل تونل، متوسط نرخ پیشروی نزدیکتری به مقدار واقعی نرخ پیشروی تخمین زده است. نتایج تحلیل احتمالاتی نشان می دهد که بازه نرخ پیشروی محاسبه شده توسط مدل NTNU در تمامی واحدهای زمین شناسی بسیار کمتر از بازه مقدار واقعی نرخ پیشروی است. همچنین، بررسی پارامترهای موثر بر مدل های مذکور نشان می دهد که برخلاف مدل های QTBM و CSM، پارامترهای عملیاتی تاثیر بیشتری در نرخ پیشروی محاسبه شده توسط مدل NTNU دارند.

    کلید واژگان: تحلیل احتمالاتی, عدم قطعیت, نرخ پیشروی, شبیه سازی مونت کارلو, بازه اطمینان}
    Mohsen Sardari, S. Zare *, Masoud Mazraehli

    The overall purpose of this study is to use probabilistic methods for the estimation of the advanced rate of full-face tunnel boring machines. To collect appropriate input parameters, Monte Carlo Simulation was utilized. Then, the calculation phase was conducted applying established models on input data and probability density functions of output data were obtained. The results show that the average advance rates calculated by QTBM and CSM models were closer to the average value of the actual advance rates. In addition, using probabilistic methods in combination with TBM prediction models helps to estimate the range of advance rates more confidently.

    Keywords: Probability analysis, Uncertainty, Advance rate, Monte Carlo simulation, Certainty level}
  • ابوالفضل هفت آبادی، شکرالله زارع*، حمید سلطانیان، یاسر پورمظاهری

    شکست هیدرولیکی مبتنی بر استفاده از سیال پایه آبی گوارگام با ویسکوزیته مناسب، به دلیل مزایای منحصر به فرد آن مانند هزینه های ارزان و ظرفیت حمل پروپانت، به عنوان یک راه حل مناسب برای استخراج نفت و گاز طبیعی از مخازن شناخته شده است. با این وجود، عدم آگاهی از شکستگی های این مخازن، استفاده از آن را در شرایط عملیاتی به چالش کشیده است. بنابراین، هدف از این مطالعه بررسی تاثیر نرخ تزریق سیال در فشار شکست و هندسه شکستگی های ایجاد شده است. برای دست یابی به این اهداف، یک سری آزمایش شکست هیدرولیکی بر روی نمونه سنگ های آهکی، با استفاده از سیال پایه آبی گوارگام انجام شد. به منظور بررسی تاثیر نرخ تزرق سیال، فناوری سی تی اسکن نیز برای توصیف پارامترهای هندسی شکستگی به کار گرفته شد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که با افزایش نرخ جریان سیال تزریق شده از 1 به 6 میلی لیتر در دقیقه، فشار شکست و بازشدگی شکستگی افزایش می یابد. با افزایش حجم سیال مصرفی، زمان شکست کاهش پیدا می کند. یافته های این مطالعه نشان می دهد که نرخ جریان پایین گوارگام می تواند یک شبکه شکستگی به هم پیوسته بهتری نسبت به نرخ جریان بالاتر ایجاد کند.

    کلید واژگان: شکست هیدرولیکی, سیال گوارگام, فشار شکست, نرخ تزریق, سی تی اسکن}
    Abolfazl Haftabadi, Sh. Zare *, Hamid Soltanian, Yaser Pourmazaheri

    Hydraulic fracturing based on the use of guar gum water-base fluid with appropriate viscosity has been recognized as a viable solution for extracting oil and natural gas from the reservoir due to its unique benefits such as low cost and proppant carrying capacity. However, the lack of knowledge of reservoirs fractures has challenged field applications. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effect of fluid injection rate on fracture pressure and geometry of fractures. To achieve this goal, a series of hydraulic fracturing experiments were performed on limestone rock samples using a guar gum water- base fluid. To investigate the effect of fluid injection rate, CT scan technology was also used to describe the geometric parameters of the fracture. The results of experiments show that with increasing fluid flow rate injected from 1 to 6 ml/min, breakdown pressure and fracture opening increase. As the volume of consumed fluid increases the breakdown time decreases. The findings of this study reveal that low guar gum-flow rates can create a better inter- connected fracture network than higher flow rates.

    Keywords: hydraulic fracturing, guar gum fluid, breakdown pressure, injection rate, CT scaning}
  • محسن سرداری، شکرالله زارع*، مسعود مزرعه لی

    در بیشتر پروژه های تونل سازی از ماشین های حفر تمام مقطع تونل‏(TBM) استفاده می شود. ارزیابی عملکرد این ماشین ها در تخمین میزان هزینه و زمان حفر تونل بسیار مهم است. نرخ نفوذ، یکی از شاخص‎های مهم در ارزیابی عملکرد ماشین است که با روش ‍ های مختلف برآورد می شود. تحلیل حساسیت یک مدل، برای بررسی تاثیرپذیری متغیر خروجی از متغیرهای ورودی انجام می شود. در این مطالعه، سه مدل اصلی QTBM، NTNU، CSM و دو مدل حسن پور و فرخ براساس اطلاعات مربوط به شرایط زمین شناسی و اطلاعات حفاری تونل انتقال آب لار-کلان، مورد تحلیل حساسیت قرار گرفته و تاثیر تغییرات عوامل ورودی مدل ها بر تغییرات نرخ نفوذ بررسی شده است. نتایج کلی به‏این صورت است که افزایش نیروی پیشران، CLI، RPM، تخلخل و شاخص خردشدگی و کاهش Q، محتوای کوارتز، مقاومت فشاری تک محوره، مقاومت کششی، تنش مماسی و RQD، باعث افزایش نرخ نفوذ می شوند. تحلیل حساسیت، براساس دو نمودار گردبادی و عنکبوتی، مورد ارزیابی قرار گرفته و برای مدل های مختلف، تاثیر تغییرات شاخص ها بر روی تغییرات نرخ نفود، بررسی و عواملی که بیشترین تاثیر را بر نرخ نفود دارند، مشخص شده اند؛ از عوامل مربوط به شرایط زمین شناسی تغییرات Q، تخلخل، مقاومت فشاری تک محوره و RQD و از شاخص‎های مربوط به ماشین حفر تونل، تغییرات نیروی پیشران و RPM ، بیشترین تاثیر را بر تغییرات نرخ نفوذ در تونل مورد مطالعه داشتند.

    کلید واژگان: ماشین حفر تمام مقطع, نرخ نفوذ, تحلیل حساسیت, نمودار گردبادی, نمودار عنکبوتی}
    M. Sardari, Sh. Zare *, M. Mazraeli

    Evaluation of TBM performance is very important in estimating the cost and time of a tunnel project. Sensitivity analysis of a model is performed to examine the influence of the input variables on the output variables. In this study, results variability of main models of TBM penetration rate (PR) prediction have been investigated based on the geological and field performance data at Lar-Kalan water conveyance tunnel. The overall results indicate that increase of thrust force, CLI, RPM, porosity, and fracturing factor and the decrease of Q value, quartz content, unconfined compressive strength, tensile strength, induced biaxial stress on tunnel face, and RQD increases the PR. Sensitivity analysis has been evaluated on the basis of the two Tornado and Spider charts for different models, and the effect of the input parameters variation on the variation of the PR have been investigated and the parameters that have the greatest influence on the PR were specified. Among the geological conditions, the variation of the Q value, porosity, UCS, RQD and among the machine parameters, variation of the thrust force and RPM have the greatest impact on the variation of the penetration rate in the project.

    Keywords: TBM, Sensitivity analysis, Tornado chart, Spider chart}
  • علی رضا اکبری، شکرالله زارع*، محمد عطایی

    حفاری مکانیزه تونل های بزرگ مقطع در محیط های سنگی با مخاطرات فراوانی همراه است. هزینه بالای خرید دستگاه، برخورد به ناحیه های گسلی، هجوم آب، مچاله شوندگی و... از جمله مخاطراتی هستند که می توانند عملیات تونل سازی را برای مدت زیادی متوقف کنند. روش حفاری مکانیزه علاوه بر مزیت های قابل توجه، معایبی همچون عدم انعطاف پذیری دستگاه با شرایط پیچیده زمین شناسی، هزینه سرمایه گذاری بالا، ریسک های فنی- محیطی،  هندسی و  سیاسی را شامل می شود. با توجه به هزینه سرمایه گذاری زیاد در این روش، ارزیابی و رتبه بندی مخاطرات پیش رو اهمیت ویژه ای دارد. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از روش های تصمیم گیری چندمعیاره فازی به ارزیابی ریسک های حفاری تونل غربی البرز پرداخته شود. تونل غربی البرز در بزرگ راه تهران- شمال، از جمله طرح های بزرگ راهی کشور است که برنامه ریزی حفاری آن با استفاده از ماشین مکانیزه تک سپره با مدل  EPB مدنظر قرار گرفته است. در این تحقیق، با بررسی مشخصات زمین شناسی و نظر کارشناسان، 17 مخاطره محتمل، شناسایی و با روش های فازی تاپسیس و الکتره مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج تحلیل نشان می دهد تجربه ناکافی تونل سازی مکانیزه پیمانکاران برای قطرهای بزرگ با رتبه ریسک 16/1، نشت گاز های سمی موجود در تونل با رتبه ریسک 83/1 و سرمایه گذاری و خرید دستگاه و تجهیزات آن با رتبه ریسک 3 به ترتیب مهم ترین مخاطره های موجود در این عملیات تونل سازی هستند.

    کلید واژگان: اولویت بندی ریسک, تونل غربی البرز, تصمیم گیری چند معیاره فازی, الکتره فازی, تاپسیس فازی}
    A. Akbari, Sh. Zare *, M. Ataei

    Mechanized excavation of the large cross section tunnels in rock condition has some hazards. Machine purchasing costs, fault zones, water inflows, squeezing, face instability, and etc. are some of the hazards which may cause excavation stop for a long time. In addition to mechanized excavation advantages, machine inflexibility in the complex geological conditions, high investment costs, technical, geometrical and political risks are the major disadvantages. Due to the high investment costs in this method, assessment and ranking the mentioned hazards are of a great importance. In this study, the tunneling risks of Alborz Western Tunnel (AWT) has been investigated using the fuzzy multi criteria decision making methods. The AWT in Tehran Shomal Highway is one of the major country project that considered to be excavated by an EPB shield machine. By analyzing geological condition and survey of some specialist's point of view, in this study, 17 possible hazards have been identified, and assessed by fuzzy TOPSIS and ELECTRE methods. Results shown that insufficient experience in mechanized tunneling of the large diameter tunnel and gas emission in the tunnel and investment and purchasing the machine are the most important risks in the project.

    Keywords: Risk ranking, Western Alborz Tunnel, Fuzzy multi criteria decision making, Fuzzy ELECTRE, fuzzy Topsis}
  • Seyed S. Mousavi, M. Nikkhah *, Sh. Zare
    In this work, we tried to automatically optimize the cost of the concrete segmental lining used as a support system in the case study of Mashhad Urban Railway Line 2 located in NE Iran. Two meta-heuristic optimization methods including particle swarm optimization (PSO) and imperialist competitive algorithm (ICA) were presented. The penalty function was used for unfeasible solutions, and the segmental lining structure was defined by nine design variables: the geometrical parameters of the lining cross-section, the reinforced feature parameters, and the dowel feature parameters used among the joints to connect the segment pieces. Furthermore, the design constrains were implemented in accordance with the American Concrete Institute code (ACI318M-08) and guidelines of lining design proposed by the International Tunnel Association (ITA). The objective function consisted of the total cost of structure preparation and implementation. Consequently, the optimum design of the system was analyzed using the PSO and ICA algorithms. The results obtained showed that the objective function of the support system by the PSO and ICA algorithms reduced 12.6% and 14% per meter, respectively.
    Keywords: Meta-Heuristic Optimization, Segmental Lining, Particle Swarm Optimization, Imperialist Competitive Algorithm, Tunnel Boring Machine}
  • مرتضی کرمی *، شکرالله زارع
    ماشین تونلزنی (TBM) کاربرد گسترده ای در حفر مکانیزه ی تونل های طویل در سنگ سخت دارد. در صورت انتخاب ماشین تونلزنی سپری، از سگمنت های پیش ساخته ی بتنی به عنوان پوشش دائمی تونل استفاده می شود. این نوع پوشش ذاتا ناپیوسته بوده و فرض یکپارچگی آن جهت ساده سازی در مطالعات تحلیلی و عددی نمی تواند فرض کاملی باشد. پوشش سگمنتی، تحت بارهای مختلف وارده از سمت زمین، ماشین تونلزنی و فرایندهای مختلف تونل سازی (مانند تزریق) رفتار خاصی از خود نشان می دهد که متفاوت از پوشش یکپارچه (بدون درزه) است. در این مقاله رفتار پوشش سگمنتی تونل انتقال آب سبزگوه با تخصیص مقادیر سختی نرمال و برشی برای درزه های طولی و عرضی مابین سگمنت ها تحلیل و با حالت پوشش یکپارچه مقایسه شده است. همچنین تاثیر فشار دوغاب تماسی مابین سنگ و سگمنت ها بر رفتار پوشش سگمنت تونل بررسی شده است. طبق نتایج به دست آمده از مدلسازی عددی انجام شده در این مقاله توسط روش تفاضل محدود و تحت باریکنواخت تزریق، بیشینه نیروهای داخلی در موقعیت درزه های سگمنتی رخ می دهد. همچنین با افزایش فشار تزریق، نیروی محوری و ممان خمشی در درزه های سگمنتی کاهش می یابد. علاوه بر این، افزایش فشار تزریق می تواند موجب افزایش جابجایی ها در پوشش سگمنتی شود. در واقعیت، چنانچه مقدار این جابجایی ها از مقدار جابجایی مجاز بیشتر باشد امکان ترک خوردن سگمنت ها و یا پله شدگی بین آن ها وجود دارد.
    کلید واژگان: حفاری مکانیزه, پوشش سگمنتی, درزه سگمنتی, فشار تزریق, مدلسازی عددی}
    M. Karami *, S. Zare
    Tunnel Boring Machine (TBM) is used widely to bore long tunnels in hard rocks. If you choose shield TBMs, precast concrete segments should be installed as permanent tunnel lining. This lining is inherently distinct and therefore in analytical and numerical analyses, the continuity assumption is not acceptable for simplifying. The segmental linings show certain behavior under various loads applied by rock, machine and tunneling processes (such as grouting). In this study, the behavior of segmental lining of Sabzkouh water conveyance tunnel has been compared to full (continuous) lining. In this paper, the behavior of tunnel segmental lining by assigning normal and shear stiffness values for longitudinal and circumferential joints of segments is compared with the continuous lining. The effect of the grouting pressure between rock and segments on the behavior of the tunnel segment is analyzed. Under uniform grouting load, the results of numerical modeling executed by finite difference method show maximum internal forces occur in the joints of segments. With increasing grouting pressure, axial force and bending moment in the joints of the segments is reduced. Moreover, the grouting pressure increases displacements in the segmental lining. In practice, this increase sometimes causes cracking or stepping between segments.
    Keywords: Mechanized Tunneling, Segmental Lining, Segmental Joints, Grouting Pressure, Numerical Modeling}
  • ارسلان محمودزاده، شکرالله زارع *، رحمان دارای

    کاهش عدم قطعیت های قبل از شروع به ساخت تونل ها، به خصوص عدم قطعیت در مورد زمان و هزینه ی نهایی ساخت تونل، می تواند در مراحل اولیه ی برنامه ریزی ها مفید واقع شود و ریسک تصمیم گیری ها را تا حد قابل قبولی کاهش دهد. D A T ابزاری آماری است که به پیش بینی احتمالاتی زمان و هزینه ی موردنیاز اجرای تونل قبل از شروع به ساخت می پردازد. در نوشتار حاضر، به کمک روش D A T با به کارگیری داده های قبل از شروع به ساخت تونل همرو، زمان و هزینه ی ساخت کل تونل مذکور به صورت احتمالاتی پیش بینی شده است. سپس زمان و هزینه ی به دست آمده به کمک روش D A T، با زمان و هزینه ی واقعی اجرای تونل همرو به منظور اعتبارسنجی روش ذکرشده و کاهش عدم قطعیت در مورد به کارگیری آن در پروژه های آتی مقایسه و درنهایت مشخص شده است که نتایج به دست آمده از روش D A T، شباهت زیادی با نتایج واقعی دارد و این مسئله، اعتبار روش D A T را جهت کاهش عدم قطعیت های زمان و هزینه ی نهایی ساخت در پروژه های آتی اثبات می کند.

    کلید واژگان: DAT, عدم قطعیت زمان و هزینه, مدل زمین شناسی, مدل ساخت, تونل جاده همرو}
    A. MAHMOODZADEH, S. ZARE, R. DARAII

    Among the significant discussions pertaining to the project design and planning, minimizing uncertainties is an important issue. Usually the uncertainties in subsurface projects arise from the unknown ground conditions which may cause the designer to fail to consider all the potential issues prone to occur during the construction procedure. Total time and cost uncertainties can be considered as the most important uncertainties; the time and costs are directly connected with thorough cognition of the subsurface conditions. Accordingly, in subsurface projects the actual time and costs are not ascertainable, and hence the probability methods should be used to assess such factors.In order to evaluate the uncertainties probabilistically, different tools (probabilistic models) have been introduced, including Decision Aids for Tunneling (DAT) tool. DAT was first introduced by Einstein; it was then developed by Prof. Einstein group and major advancements have been achieved in DAT research projects since then. The present study was undertaken on a Hamro road tunnel of 1310m length and cross section of $97 m^2$ as part of the under construction Sanandaj - Marivan road. In this paper, using DAT method and considering the pre-construction data of a Hamro tunnel, the probabilistic time and cost of the tunnel were predicted. In most cases in order to estimate the data needed for DAT method, a number of questionnaires were distributed among the tunneling experts and eventually the mean values of the respondents were applied to the model. Afterwards the time and cost obtained through DAT method were compared with the actual post-construction time and cost of the Hamro tunnel execution for model validation and reducing the uncertainty for the future projects. Finally, it was revealed that the obtained results of the DAT method has high similarity with the actual results, confirming the validity of DAT method for decreasing the total time and cost uncertainties in execution of future projects.

    Keywords: DAT, Total Time, Cost Uncertainty, Geological Model, Construction Model, Hamro Road Tunnel}
  • صابر اکبری، شکرالله زارع، حسین میرزایی
    با گسترش روز افزون محیط های شهری ایجاد و توسعه سیستم های حمل و نقل درون شهری مانند مترو امری ضروری است. با توجه به اینکه بخش مهمی از هزینه ساخت مترو مربوط به حفاری و نگهداری تونل ها می شود، بنابراین یکی از ابتدایی ترین تصمیم گیری ها در بحث ساخت مترو، تصمیم گیری راجع به انتخاب تونل های منفرد یا دوتایی است. در صورت انتخاب تونل تکی مقطع تونل به منظور تعبیه هردو مسیر رفت و برگشت در داخل یک تونل، باید به حد کافی بزرگ انتخاب شود، در حالی که با استفاده از تونل های دوقلو، با توجه به ساخت تونل های مجزا برای مسیر رفت و برگشت، اندازه مقطع مورد نیاز برای هر تونل کاهش می یابد. هدف از این مقاله استفاده از مدلسازی سه بعدی عددی تونل های دوقلوی خط 1 و تونل تکی خط 2 مترو تبریز برای بررسی نقاط ضعف و قوت استفاده از تونل های دوقلو و تونل تکی با توجه به معیارهای فنی مختلف شامل پایداری در حین حفاری تونل ها، نشست سطح زمین و تاثیر بر سازه های سطحی و همچنین ضرایب ایمنی مطابق با نیروها و ممان های اعمال شده بر پوشش بتنی تونل ها، در محیط شهری است. در این تحقیق از روش عددی تفاضل محدود (نرم افزار Flac 3D) برای مدلسازی تونل های هر دو خط استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که از نظر میزان جابه جایی های نسبی دیواره تونل در حین حفاری، استفاده از تونل تکی ارجحیت دارد. از دیدگاه کنترل نشست و همچنین از نظر نیروها و ممان های ایجاد شده روی پوشش بتنی و ضرایب ایمنی مربوطه، استفاده از تونل های دوقلو مناسب تر است.
    کلید واژگان: مدلسازی عددی سه بعدی, تاثیر متقابل تونل ها, نشست سطح زمین, پایداری حفاری, ضریب ایمنی پوشش بتنی}
    S. Akbari, Sh. Zare, H. Mirzaei
    Increasing urban development and social needs for transportation systems bring about construction and extension of urban transportation systems. Considering the fact that the important part of costs relates to excavation and maintenance of tunnels, choosing the single or double tube tunnels is one of the most important decisions in urban tunneling. In case of using single tube tunnel, it should be large enough to accommodate a pair of trains and their appurtenances. However, in case of using twin tunnels, considering that each tunnel is meant to be used for one train, the sections of the tunnels can be smaller. The aim of this paper is to use 3D numerical models for line 1 twin tube tunnels and line 2 single tube tunnel of Tabriz metro to study the various aspects of using twin or single tube tunnels in urban areas. Various criteria have been considered such as: stability of the single and twin tube tunnels, subsidence occurred on the surface and nearby buildings, forces and moments exerted on the twin and single tube tunnels and their factors of safety. In this paper finite difference numerical method (FLAC 3D) has been used to model the tunnels of both lines. The results show that when considering the viewpoint of displacements occurring on the walls of tunnels, using a single tube tunnel with big section will be recommended. However, when the viewpoint of subsidence control and forces and moments acting on segmental linings is taken into account, the use of the twin tube tunnels will be advantageous.
    Keywords: 3D numerical modeling, tunnel stability, surface subsidence, forces, moments}
  • صابر اکبری، شکرالله زارع، حسین میرزایی نصیرآباد
    ارزیابی برهم کنش بین فضای زیرزمینی جدید و فضاهای زیرزمینی موجود و ارائه راهکارهای مناسب یکی از مهم ترین موضوعات تونلسازی در محیط شهری است که توجه به آن از اهمیت خاصی برخوردار است. در برخی موارد ضروری است تا تونل ها در مجاورت یکدیگر حفاری گردند که این امر منجر به ایجاد تاثیرات اندرکنش مهمی می شود. در این مقاله با مدلسازی سه بعدی عددی تونل های دوقلوی خط یک سازمان قطار شهری تبریز، پایداری حفاری تونل های دوقلو با استفاده از روش کرنش بحرانی ساکورائی بررسی و همچنین الگوی تغییر شکل ایجادشده در سیستم نگهداری تونل های سهند و سبلان تعیین می گردد. همچنین تاثیر حفاری این تونل ها روی نشست سطح زمین و ساختمان های مجاور بررسی می گردد. جهت بررسی میزان نشست سطح زمین در مسیر حفاری تونل های دوقلوی قطار شهری تبریز از معیار کرامر و روش عددی تفاضل محدود (نرم افزار FLAC3D) استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی تاثیر متقابل تونل های مذکور نیروها و ممان های اعمال شده روی سیستم نگهداری تونل های دوقلو پایش و ضریب ایمنی آن ها تعیین و در نهایت پایداری پایه قرارگرفته مابین دو تونل نیز موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهند که تونل های مترو تبریز در خلال حفاری پایدار خواهند بود،نشست سطح زمین تاثیر قابل توجهی برسازه های اطراف نخواهد داشت، فاکتور ایمنی سیستم نگهداری در نقاط مختلف پایش شده مابین 5 الی 10 قرار می گیرد وپایه قرارگرفته مابین دو تونل پایدار خواهد بود.
    کلید واژگان: مدلسازی عددی, تاثیر متقابل تونل ها, نشست سطح زمین, تغییر شکل پوشش}
    S. Akbari, S. Zare, H. Mirzaei Nasirabad
    Evaluation of interaction between new and existing underground spaces is one of the important problems in tunneling in urban areas. In some cases it is necessary to excavate tunnels close to each other’s. This، in turn، will lead to important interaction between these tunnels. In this paper، using 3D numerical modeling of line 1 twin tunnels of Tabriz urban railway، excavation stability of these tunnels، using critical strain of Sakurai، have been studied. Also displacement pattern of lining in both twin tunnels (Sahand & Sabalan) have been investigated. In next step، effect of excavation of these tunnels on the subsidence of surface and adjacent buildings، using Cramer criteria and finite difference method (FLAC 3D)، have been studied. For the purpose of study of the interaction effects between these tunnels، forces and moments that act on the segmental lining of each tunnel and their safety factor have been verified. Eventually، stability of pillar that lies between two tunnels، have also been evaluated. The results show that: 1-twin tunnels of Tabriz metro will be stable during excavation. 2-Surface subsidence due to excavation of these tunnels will have no important effect on existing structures. 3-Safety factors varies between 5-10 on the different positions of segmental lining. 4- Pillar that lies between twin tunnels will be stable
  • حامد کریم نیا، حسین میرزایی نصیرآباد، شکرالله زارع
    امروزه در شهرهای بزرگ، مترو ها و تونل های شهری یکی از کلیدی ترین و مهم ترین زیرساخت های شبکه حمل و نقل شهری به شمار می آیند. با توجه به اینکه، پروژه های جدید تونل باید در زیر مناطق پر جمعیت شهری ساخته شوند، ساخت و اجرای این سیستم های زیرزمینی ممکن است عوارضی را برای تاسیسات و آسیب به سازه های سطحی و زیر سطحی در پی داشته باشد. در این مقاله به دلیل اهمیت موضوع عبور از باقت فرسوده شهری و تا حد امکان تقلیل خسارات وارده، محدوده مابین ایستگاه های شماره 11 و 12 خط یک قطار شهری تبریز که دارای بافت فرسوده و سنتی بوده و شامل ساختمان ها و سازه هایی با قدمت زیاد و عدم استحکام کافی است، مورد مطالعه و تحقیق قرار گرفته است. با توجه به وجود ساختمان های میراث فرهنگی در یک مقطع از مسیر، بررسی نشست ها در این مقطع با استفاده از روش تجربی پک، روش تحلیلی لاگاناتان و پولوس و روش عددی المان محدود (نرم افزار PlAXIS3D Tunnel) صورت گرفته است. در انتها نیز نتایج حاصل از هر سه روش با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مقادیر نشست سطح زمین حاصل از مدل عددی به دلیل در نظر گرفتن بار سازه های سطحی بیشتر از مقدار نشست به دست آمده از روش های تجربی و تحلیلی است و همچنین با توجه به اینکه نتایج نشست سطح زمین حاصل از مدل عددی بیشتر از مقدار مجاز نشست در مناطق شهری و مسکونی است، نیاز است که در این مقطع از محدوده مورد مطالعه فرایندهای کنترلی نشست به منظور عبور ایمن دستگاه حفاری صورت بگیرد.
    کلید واژگان: نشست سطح زمین, روش تجربی پک, روش تحلیلی لاگاناتان و پولوس, نرم افزار PlAXIS3D Tunnel, تونلسازی}
    Nowadays، subways and urban tunnels are one of the most important infrastructures of public transportation network in big cities. Since the new tunnel projects should be constructed in under ground in populated urban areas، construction and implementation of this underground systems may cause damages to utilities، surface and subsurface structures. In this article، because of the importance of the issue of crossing the old urban areas and the need to reduce damages as much as possible، the distance between Stations N. 11 and 12 of Line 1 of Tabriz Subway that contains of old and traditional structure with old buildings of low strength has been studied. Due to existence of Cultural Heritage buildings in this distance، the study of settlements was performed using three different methods including Peck’s empirical method، Laganatan & Pollus’ analytical method and finite element method of numerical methods (using PlAXIS3D Tunnel software). Finally، the results of aforementioned methods were compared. The results show that the settlement values ​​obtained from the numerical model are more than the settlement values obtained from Peck’s empirical method and Laganatan & Pollus’ analytical method. Also، since the settlement values obtained from the numerical model are more than the allowable settlement values in urban and residential areas، it is needed to perform the necessary controlling strategies in this distance in order to make the excavating system able to cross this distance safely.
    Keywords: Ground settlement, Peck's empirical method, Laganatan, Pollu's analytical method, PlAXIS3D Tunnel software, tunneling}
  • اسماعیل فصیحی، شکر الله زارع، صادق طریق ازلی
    یکی از مهم ترین مسائل تونل سازی مکانیزه در نواحی شهری انتخاب ماشین حفاری مناسب است. شرایط زمین شناسی و ژئوتکنیک بستر و نوع مصالح تشکیل دهنده، تغییرات لایه ها، میزان سطح آب زیرزمینی، موقعیت و شرایط خاص شهری و غیره موارد مهمی هستند که برانتخاب ماشین و روش اجرای تونل های شهری موثر هستند. در این مقاله ضمن بررسی شرایط ژئوتکنیکی، انواع ماشین های حفر تونل، عوامل موثر بر کارکرد ماشین های حفر تونل، روش ها و دستورالعمل های انتخاب ماشین، مناسب ترین دستگاه برای حفر تونل قطعه شرقی- غربی خط 7 متروی تهران با قطر 15/9 متر، حد فاصل ایستگاه A7 در ورزشگاه تختی تا ایستگاه N7 در بزرگراه نواب صفوی، به طول 12360 متر، پیشنهاد شده است. در نهایت از میان ماشین های سپری زمین های نرم با توجه به جنس خاک، شرایط محیطی مسیر تونل، سطح آب زیرزمینی، برنامه زمان بندی پروژه، و توانایی ها و محدودیت های ماشین های مختلف، ماشین سپر EPB انتخاب و پیشنهاد شده است.
    کلید واژگان: انتخاب ماشین, تونل مترو, ماشین های حفر تونل, EPB}
    E. Fasihi, Sh Zare, S. Tarigh-Azali
    One of the most important issues in mechanized tunneling specially in the urban areas is selection of the suitable boring machine. Geological and geotechnical conditions، soil type and variations، underground water level، site location and urban conditions are important parameters that influence the machine type and excavation method in the urban areas. In this paper in addition to the mentioned parameters the performance of mechanized machines and guidelines of the machine selection is assessed for Tehran Metro Line7 tunnel (East-West part). East-West tunnel is located between Takhti Stadium، A7 station in the east of Tehran and N7 station in Navvab-Safavi highway. The tunnel boring diameter is 9. 15 m and tunnel length is 12360 m. According to geological studies the ground soil is divided into four types based on the soil type، grain size distribution and geotechnical conditions. The divided types cover wide range of the soil from clay to sand. Also more than 60 % of the tunnel length is located blow the underground water level. Various parameters such as tunnel route، soil type، site conditions، underground water level، project time schedule and different shield machines performance and limitations have been considered for machine selection. Among the different shield machines in the soft ground، EPB type shield machine is chosen as a suitable tunnel boring machine for the project. In addition to required auxiliary equipment، lower excavation costs and higher performance، the EPB type machine is a suitable option in comparison to other shield machines based on the project soil type. The EPB shield has priority over other shield types due to range of applications and excavation in different mode (open، EPB، slurry); therefore this type is recommended for the project.
    Keywords: Mechanized tunneling, Tehran Metro Line7 tunnel, Tunnel excavation machine, EPB}
  • رضا حیدری شیبانی، شکرالله زارع*، حسین میرزایی نصیر آباد، محمد فروغی

    در پروژه مترو تونل خط 7 قطعه شرقی غربی تهران، تونل با ماشین حفاری مکانیزه از نوع متعادل کننده فشار زمین حفر می-شود. در این تحقیق با تمرکز بر روی چهار مقطع از این تونل به بررسی تاثیر فشار سینه کار بر نشست سطح زمین پرداخته شد. فشار سینهکار در چهار حالت فشار اولیه، 5/1 برابر فشار اولیه، 2 برابر فشار اولیه، 4 برابر فشار اولیه و فشار تزریق در 5 حالت بدون اعمال تزریق، برابر فشار سینه کار، 5/0 بار بیشتر از فشار سینه کار، 1 بار بیشتر از فشار سینه کار و 2 بار بیشتر از فشار سینه کار با استفاده از مدل سازی سه بعدی و عددی اجزاء محدود و نرم افزارPLAXIS3D Tunnel v 1.2 مورد تحلیل قرار گرفت. برای حالت H2D است نتایج نشان می دهد افزایش 4 برابری فشار سینه کار حداکثر باعث کاهش 5 میلی متر ماکزیمم نشست می شود. اگرچه افزایش فشار سینه کار باعث کاهش نشست شده است ولی این میزان بسیار ناچیز است. در این پروژه میزان فشار تزریق در کاهش نشست بسیار تاثیر گذار است. فشار بهینه تزریق، 5/0 بار بیشتر از فشار سینه کار ارزیابی شد. افزایش فشار تزریق بیش از این تاثیر چندانی بر میزان نشست ندارد. اعتبار سنجی نتایج با استفاده از ابزار بندی در سطح زمین و بر روی دو مقطع از تونل انجام گرفته است. با مقایسه مدل سازی و نتایج حاصل از ابزاربندی نشان می دهد صحت روند مدل سازی به خوبی انجام گرفته است.

    کلید واژگان: نشست, EPB, تونل مترو تهران, ابزار بندی, روش عددی}
    R. Heidari Sheibani, S. Zare, H. Mirzaei Nasir, Abad, M. Foroughi

    Various underground spaces such as tunnels are constructed in urban areas for different purposes. These spaces are often located in soil media near to ground surface. In EPB tunneling, the face pressure (P) and backfill grouting pressure (G) are the most important factors to prevent the surface settlement. The 7th line of Tehran subway project is excavated by EPB machine. In this paper four section of 7th line tunnel are selected and the influence of face pressure on surface settlement are investigated numerically by PLAXIS Tunnel software. In two section of tunnel the results of numerical models are verified by monitoring instruments. In next two sections of tunnel, four status of face pressure: P=P0 (estimated initial pressure), P=1.5P0, P=2P0 and P=4P0 and for each state, five status of backfill grouting pressure: G=0, G=P, G=P+0.5 bar, G=P+1 bar and G=P+2 bar are considered and surface settlement are analyzed. Results show that an increase of %400 for face pressure lead to a decrease of maximum 5 mm in surface settlement. So in this project the influence of face pressure is trivial but the influence of backfill grouting pressure is more significant.

    Keywords: Mechanized Tunneling Tehran Subway Face Pressure EPB Settlement Numerical method}
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال