دراسة عددية بطريقة العناصر المنتهية للتنبؤ بهبوطات سطح الأرض الناتجة عن تنفيذ الأنفاق السطحية بالطريقة الدرعية

الملخص

إن التطور العمراني المستمر للعديد من المدن أدى إلى نشوء حاجة متزايدة لمنشآت البنى التحتية. لذلك وبسبب محدودية المساحات الأرضية المتوفرة، أصبحت المنشآت التحت الأرضية مثل الأنفاق أكثر فعالية في توفير البنى التحتية المطلوبة. ولكن تنفيذ الأنفاق داخل المدن يتسبب بانتقالات و هبوطات لسطح الأرض فوق منطقة تنفيذ الأنفاق وأضراراً للمنشآت الواقعة عند سطح الأرض أو تحت سطح الأرض. وعليه أصبح التنبؤ بالهبوطات الناتجة عن تنفيذ الأنفاق مسألة أساسية في عملية تخطيط و تصميم المشاريع، رغم صعوبة التنبؤ و حساب هذه الهبوطات بشكل دقيق. يتناول هذا البحث الأسباب الرئيسية لهبوط سطح الأرض الناتج عن تنفيذ الأنفاق بالطريقة الدرعية، كما يلخص تأثير عدد من العوامل الهامة على هذه الهبوطات. من أجل ذلك تم استخدام النمذجة العددية ثنائية الأبعاد بطريقة العناصر المنتهية (FEM) لمحاكاة مشروع النفق المعتبر. وتم مقارنة نتائج التحليل العددي مع نتائج القياسات الحقلية، حيث أظهرت المقارنة أن نتائج التحليل العددي بالنسبة للهبوطات متقاربة مع نتائج القياسات الحقلية بدقة مقبولة. و تم استخدام النموذج العددي (2D FE-Model) المعاير لإجراء الدراسة البارامترية. The growth of many cities has resulted in the increasing need for infrastructures. As urban space becomes more limited, subsurface structures such as tunnels are becoming more efficient in providing the required infrastructure. But the construction of tunnel projects can cause ground settlements and a restriction of services, and damage to surface or other subsurface structures. The prediction of tunnel induced ground settlements therefore becomes a key issue in the planning and designing process, but it’s difficult to forecast and calculate settlement accurately. This paper deals with main causes of surface settlement caused by shield construction, and summarizes the influence of several important parameters to ground surface settlements. Therefore, a two-dimensional numerical modeling by finite element method (FEM) was performed to simulate the considered tunnel projects. The obtained results were compared with the field measurements. The comparison depicts that the presented method gives an acceptable prediction of the ground settlements. The calibrated2D FE-Model is used to perform a parametric study.