Simplified analytical method for evaluating the effects of adjacent excavation on shield tunnel considering the shearing effect

حفاری های مجاور ممکن است اثرات نامطلوب بر تونل های موجود داشته باشد. با توجه به افزایش تقاضا برای ساخت حفاری در نزدیکی تونل های مترو موجود، تضمین ایمنی و یکپارچگی سازه های تونل یک چالش عمده برای طراحان شهر و مهندسان ژئوتکنیک می باشد. تونل های مترو شهری در مناطق نرم از شهر های چینی اغلب با استفاده از تکنولوژی تونل زنی سپر ساخته می شوند و بتنی از قبیل سیمان مصالح بتن مسلح معمولا توسط پیچ های فلزی مختلف متصل می شوند. با توجه به حضور مفاصل، سختی تونل کلی، از جمله سختی خمش و سختی برش، به طور قابل توجهی کاهش می یابد. با توجه به کاهش سختی برشی، تغییر شکل طولی تونل می تواند به دو حالت متمایز تقسیم شود: یک حالت خمشی و یک حالت جابجایی برش. با این حال، روش های فعلی برای پیش بینی پاسخ های طولی تونل به حفاری های مجاور به طور کلی، یک تونل را به عنوان پرتو اوئلر-برنولی ساده می کند که تنها اثر خمشی را در نظر می گیرد و تغییر شکل قائم تونل های متصل را نادیده می گیرد. علاوه بر این، تعاملات تونل-زمین معمولا از طریق مدل پایه وینکر، که قادر به تعامل میان چشمه های مجاور نیست و منجر به برآوردن نیروهای برشی و لحظات خمشی در تونل های سپر می شود، مورد بررسی قرار می گیرد. در این مقاله یک روش تحلیلی جدید ارائه شده است که از یک پرتو تیموشنکو برای شبیه سازی واکنش های تونل متصل به سپر استفاده می کند که در معرض حفاری مجاور قرار می گیرد که می تواند اثرات خمشی و برش یک تونل سپر را در نظر بگیرد. تعامل تونل زمین با معرفی پایه دو پارامتر پاسترناک، که قادر است بیشتر برای تعامل میان چشمه های مجاور، حساب شود، مورد توجه قرار می گیرد. تعامل تونل حفاری با استفاده از روش تجزیه و تحلیل دو مرحله ای مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. اول، استرس تخلیه ناشی از حفاری بر تونل موجود، با استفاده از راه حل میندلین محاسبه می شود. دوم، تغییر شکل طولی تونل به دلیل تنش مربوطه با استفاده از روش اختلاف محدود می شود. اثربخشی رویکرد پیشنهادی با دو تاریخچه پرونده به خوبی مستند شده است، از جمله تجزیه و تحلیل عناصر محدود و اندازه گیری میدان. نتایج پیش بینی شده نیز با کسانی که با استفاده از روش های سنتی به دست می آیند مقایسه می شود. بر اساس راه حل تحلیلی تأیید شده، یک تجزیه و تحلیل پارامتری نیز برای بررسی اثرات عوامل کلیدی در پاسخ تونل های موجود، از جمله موقعیت نسبی حفاری تونل، مدول یانگ یانگ و سختی برشی متعادل انجام شده است.