برآورد عدد پایداری و فشار سینه کار تونل در حالت حدی سرویس بر اساس نتایج مدل سازی عددی

فشار سینه کار به طورکلی به دو روش اصلی حالت حدی نهایی و حالت حدی سرویس محاسبه می شود. در این میان، حالت حدی نهایی، حالت بحرانی جابجایی زمین در موقعیت سینه کار است که منجر به ناپایداری سینه کار و ریزش آن می شود. در این روش، در محاسبات فشار نگهداری سینه کار تونل، تغییر شکل های زمین در نظر گرفته نمی شود. روش حالت حدی سرویس، بیشتر مرتبط با مقدار افت حجمی و نشست سطحی حداکثر زمین است. روش های موجود برای برآورد فشار سینه کار در حالت حدی سرویس عموما بر اساس نتایج آزمایش های آزمایشگاهی (آزمایش گریز از مرکز تونل) یا داده های تجربی نسبتا قدیمی توسعه یافته اند. در این مقاله برای برآورد فشار سینه کار در حالت حدی سرویس از مدل سازی عددی با نرم افزار V 20 PLAXIS 3D استفاده شده است. با توجه به گستردگی حالت های مدل سازی، شرایط هندسی (قطر حفاری 9 متر) و ژیوتکنیکی خطوط متروی تهران برای مدل سازی در نظر گرفته شد. برای صحت سنجی نتایج مدل سازی ها از نتایج نشست سنجی پروژه توسعه جنوبی خط 6 مترو تهران استفاده شده است. بر این اساس، مدل های مربوط به مقاطعی که مقادیر نشست آن ها بیشتر از 8 و کمتر از 8 میلی متر است به ترتیب در حالت زه کش شده و زه کش نشده تطبیق نتایج بهتری با نتایج واقعی نشست سطحی دارند. همچنین نتایج تحلیل حساسیت انجام شده بر روی پارامترهای مختلف ورودی مدل ها در هر دو حالت زه کش شده و زه کش نشده نشان می دهد که تغییر مقدار مدول الاستیسیته، بیشترین تاثیر را بر میزان تغییر نشست سطح زمین دارد. هدف اصلی در این مطالعه برآورد عدد پایداری و به دست آوردن روابطی تجربی بین عدد پایداری و سایر پارامترها است. بر این اساس با استفاده از نتایج مدل سازی های عددی و روش تحلیل رگرسیون ساده و چندگانه، سه رابطه جدید برای برآورد عدد پایداری در حالت زه کش نشده و یک رابطه تجربی جدید برای عدد پایداری متناظر در حالت زه کش شده ارایه شده است. در این روابط از پارامترهای مدول یانگ، ارتفاع سطح آب زیرزمینی و افت حجمی استفاده شده است. ضریب تعیین (R2) فرمول تجربی حالت زه کش شده برابر با 68 درصد و ضریب تعیین (R2) سه فرمول حالت زه کش نشده برابر با 66 درصد، 48 درصد و 66 درصد است.