اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدتحليل عددي لحفر نفق سطحي باستخدام TBM و أثرها على هبوط التربة فوق النفق
Numerical Analysis For Excavate Shallow Tunnel by T.B.M and its Impact on Settlement of the Soil Above the Tunnel
1705
2 38
0
(
0
)
نشر من قبل
جامعة البعث ورقة بحثية
تاريخ النشر
2017
مجال البحث
الهندسة الجيوتكنيكية
والبحث باللغة
العربية
تأليف
إبراهيم حمود( باحث )
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
تم في هذا البحث دراسة مسألة حفر نفق مترو في ظروف تربة تشابه في توضعها و خواصها لتربة دمشق السطحية بالاعتماد على النمذجة ثنائية و ثلاثية الأبعاد و باستخدام برنامج العناصر المحدودة PLAXIS.
This paper presents and analyses the results of 2D and 3D numerical simulation conducted for the performance prediction of TBM tunneling in clay soil.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
يتناول هذا البحث تحليلًا عدديًا لحفر نفق مترو في تربة دمشق السطحية باستخدام نمذجة ثنائية وثلاثية الأبعاد بواسطة برنامج PLAXIS. نظرًا لضعف وتباين المواصفات الميكانيكية للتربة السطحية، تم اعتماد طريقة الحفر باستخدام آلية حفر الأنفاق (EPB TBM) وبطريقة الحجرة المغلقة (Closed Mode) لعدة حالات تربة تتغير فيها مواصفاتها لتغطية معظم الحالات الممكن مصادفتها على طول مسار النفق. تم حساب معاملات الأمان، مقدار انتقال جوانب النفق، الهبوط في سطح التربة فوق الآلة مباشرة، الهبوط النهائي بعد تنفيذ البطانة البيتونية، ومعامل الأمان على المدى البعيد بالإضافة إلى الهبوطات الإضافية في سطح التربة والقوى الإضافية في البطانة نتيجة الهزة الأرضية المحتمل حدوثها في منطقة دمشق. توصل البحث إلى مجموعة من النتائج المهمة التي تعطي تقييمًا أوليًا لمشروع نفق مترو مستقبلي في دمشق.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يعتبر هذا البحث من الدراسات الهامة في مجال الهندسة الجيوتكنيكية، حيث يقدم تحليلًا شاملاً لحفر الأنفاق في تربة دمشق السطحية. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، كان من الممكن أن يتضمن البحث دراسة ميدانية لتأكيد النتائج النظرية المستخلصة من النمذجة العددية. ثانيًا، قد يكون من المفيد توسيع نطاق الدراسة لتشمل أنواعًا أخرى من التربة التي قد تكون موجودة في مناطق أخرى من دمشق. أخيرًا، يمكن أن يكون هناك توضيح أكبر لكيفية تأثير العوامل البيئية المختلفة مثل الأمطار الغزيرة أو الزلازل المتكررة على استقرار النفق على المدى الطويل.
أسئلة حول البحث
-
ما هي الطريقة المستخدمة في حفر النفق في هذا البحث؟
تم استخدام آلية حفر الأنفاق (EPB TBM) وبطريقة الحجرة المغلقة (Closed Mode).
-
ما هي العوامل التي تم دراستها لتقييم استقرار النفق؟
تم دراسة معاملات الأمان، مقدار انتقال جوانب النفق، الهبوط في سطح التربة فوق الآلة مباشرة، الهبوط النهائي بعد تنفيذ البطانة البيتونية، ومعامل الأمان على المدى البعيد بالإضافة إلى الهبوطات الإضافية في سطح التربة والقوى الإضافية في البطانة نتيجة الهزة الأرضية المحتمل حدوثها.
-
ما هي النتائج الرئيسية التي توصل إليها البحث؟
توصل البحث إلى أن حفر النفق في تربة دمشق السطحية يتطلب استخدام طريقة الحجرة المغلقة (Closed Mode) بسبب الانتقالات الكبيرة في جبهة الحفر، وأن تماسك التربة له تأثير كبير في زيادة معامل الأمان.
-
ما هي التوصيات التي قدمها البحث للمشاريع المستقبلية في سورية؟
يوصى بأخذ نتائج هذا البحث بعين الاعتبار خلال البدء بالدراسات التنفيذية للمشاريع المتوقع تنفيذها في سورية، خاصة فيما يتعلق باستخدام طريقة الحجرة المغلقة (Closed Mode) في حفر الأنفاق.
المراجع المستخدمة
Vermeer P.A.، Ruse N. (2000) Face stability when tunneling in soil and homogeneous rock. Proc. Developments in Theoretical Soil Mechanics – The John Booker Memorial Symposium. Sydney، 123- 138
Evert Hoek Big TunnelsIn Bad Rock2000 Terzaghi Lecture ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol. 127، No. 9. September 2001، pages 726-740
Chambon، P. and J. F. Corte (1994) Shallow tunnels in cohesionless soil: stability of tunnel face. J. Geotech. Eng.، ASCE، 20(GT7)،1148-1165
قيم البحث
اقرأ أيضاً
يعد استخدام تقنية أنابيب الألياف الزجاجية (Fiber glass pipes) في تدعيم جبهة حفر الأنفاق من الطرق الفعالة جداً للحفاظ على استقرار جبهة الحفر, و بالتالي تخفيض هبوطات سطح الأرض و تشوهات جبهة الحفر و الحفاظ على سلامة العمال و الأليات المستخدمة في الحفر.
يقدم هذا البحث نتائج تحليل عددي بطريقة الفروقات المحدودة (برنامج FLAC3D) لسلوك جبهة حفر نفق سطحي مدعم بالأنابيب الطولية الزجاجية, حيث تم وضع موديل عددي ثلاثي الأبعاد و معايرته لبيان فعالية هذه التقنية و إجراء دراسة بارامترية لتحديد بارامترات التقنية الحدية (كثافة (عدد) الأنابيب (A) و طولها (L)). أظهرت النتائج أن تقنية التدعيم باستخدام الأنابيب الزجاجية تخفض الانتقالات (انتفاخ جبهة الحفر و هبوط سطح الأرض) بشكل واضح مما يزيد من استقرار الجبهة, و أن هذه الانتقالات تقل بزيادة طول الأنابيب و بزيادة كثافة الأنابيب المزروعة في جبهة الحفر حتى الوصول إلى الكثافة الحدية, و عند الوصول إلى الطول الحدي يجب تجديد الأنابيب للحفاظ على استقرار عملية الحفر.
تتغير الظروف المحيطة ببطانة الأنفاق خلال فترة الاستثمار عن تلك التي تم إنشاء النفق فيها، مما يؤدي إلى إعادة توزيع للقوى المؤثرة على بطانة النفق و ربما ظهور قوى جديدة غير مأخوذة بالحسبان أثناء التصميم. و لذلك يجب تحليل سلوك النفق و تقييم أدائه تحت تأث
ير الظروف الجديدة خلال مراحل الاستثمار.
تم في هذا البحث دراسة حالة أحد الأنفاق العميقة في سوريا و هو نفق السفكون التابع للخطوط الحديدية السورية و الواقع على محور حلب – اللاذقية، حيث تعاني بطانة هذا النفق من شقوق و عيوب عديدة و تسرب للمياه الجوفية. و لتحليل سلوك بطانة هذا النفق
على خمس مراحل تمت نمذجتها بطريقة العناصر المحددة باستخدام برنامج Phase على خمس مراحل تمثل ظروف الاستثمار التي مر بها النفق منذ إنشائه و حتى الوقت الحاضر، بما يتناسب مع الظروف الواقعية الجديدة التي حددتها التحريات الحقلية. أظهرت الدراسة أن شقوق البطانة تظهر ابتداء من المرحلة الثالثة التي تمثل حالة غمر النفق بالمياه الجوفية،و الدور الهام للعدسة الترابية الضعيفة في تشقق بطانة النفق، حيث أظهر المسح الجيوراداري تشكل هذه العدسة خلف البطانة بجوار الجدار اليساري للنفق. هناك توافق
بين نتائج التحميل العددي و واقع النفق الراهن من حيث توزع أماكن الشقوق في البطانة البيتونية. و اذا لم يتم تحسين خواص هذه العدسة و تقويتها وزاد حجمها بمقدار 55 % عن حجمها الحالي فسوف يتشقق كامل جدار البطانة المحاذي لها و يخرج النفق عن العمل و يصبح غير قابل للاستثمار.
تمّ في هذا البحث محاولة حساب قدرة تحمّل التربة و الهبوط لأساس يخضع لحمولة مركزية شاقولية و مرتكز على تربة متعدّدة الطبقات و ذلك من خلال نماذج مخبريّة لأساس دائري متوضّع على تربة مكوّنة من عدّة طبقات و كذلك من خلال استخدام طريقة العناصر المنتهية (FEM)
لحساب قدرة تحمّل التربة لأساس مستمر على تربة مكوّنة من طبقة واحدة و تربة مكوّنة من طبقتين (رمل و غضار), و من أجل دراسة تأثير عوامل متعدّدة على قدرة تحمّل التربة تمّ استخدام برنامج (PLAXIS V.8.6)، حيث تمّ نمذجة سلوك التربة المرن - اللدن من خلال قانون مور-كولومب (MC). من أجل حالة التربة المتجانسة أعطت مقارنة نتائج التجارب المخبريّة مع نتائج التحليل العددي و نتائج العلاقة النظرية تقارباً مقبولا.ً و من أجل حالة نموذج تربة مكوّنة من طبقتين (طبقة ضعيفة من غضار طري فوق طبقة قوية من رمل مرتص) تمّ إجراء دراسة متغيرات و أظهرت نتائج البحث أنّ قدرة تحمّل التربة تتناقص مع زيادة سماكة الطبقة الغضاريّة في حين أنّ الهبوط يزداد. و هناك عمق حرج لا يكون بعده تأثير للطبقة القويّة (الرمل) على قدرة تحمّل التربة و شكل موشور الانهيار.
يهدف هذا البحث بشكل أساسي لدراسة الفائدة المثلى من استخدام حقائب الجيوغريد المصنعة (Soilbags) كتسليح لتحسين قدرة تحمل التربة و تخفيض الهبوط تحت الأساسات المستمرة المنفذة على تربة غضارية. لتحقيق هذا الهدف تم إجراء نمذجة عددية بطريقة FEM، لدراسة سلوك ا
لتربة المسلحة تحت الأساس، و لإجراء دراسة بارامترية لأهم العوامل المؤثرة على قدرة تحمل التربة و أهمها موقع الحقائب المصنعة تحت الأساس.
أظهرت نتائج التحليل العددي أن إضافة طبقة تسليح من الحقائب المصنعة إلى التربة يحسن من قدرة تحمل التربة بشكل واضح كما أنه يؤدي إلى تخفيض الهبوط الناتج تحت الأساس، و إن وضع التسليح في التربة المسلحة يؤدي إلى توزيع للحمولات على مساحة أكبر بالتالي يؤدي إلى الإقلال من تركيز الإجهادات و يسبب توزع أفضل لهذه الإجهادات. و هذه الإعادة في توزيع الإجهادات تحت طبقات التسليح تؤدي إلى تخفيض الهبوط في الطبقات ذات قدرة التحمل الضعيفة التي تليها.
تتناول هذه الورقة البحثية دراسة لطرق نمذجة تنفيذ الأنفاق و هبوط سطح الأرض الناتج عنها باعتماد تحليل عددي ثنائي الأبعاد حسب طريقة FEM، بافتراض شرط الحقل الأخضر، و الذي يعني عدم وجود أية حمولات على سطح الأرض فوق النفق. و قد تم نمذجة المسألة باعتماد الح
الة التشوهية المستوية باعتماد سلوك مرن –لدن لا خطي لنمذجة السلوك الاجهادي - التشوهي التربة وفق موديلات (HS، HSsmall).
تتضمن هذه الورقة البحثية مقارنة بين نتائج التحليل العددي و قياسات حقلية مرجعية لمشاريع منفذة كما تتضمن طريقة مقترحة لنمذجة تنفيذ النفق و الهبوط الناتج عنه.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
