In urban areas, the control of ground surface settlement is an important issue during shield tunnel-boring machine (TBM) tunneling. These ground movements are affected by many machine control parameters. In this article, a finite difference (FD) model is developed using Itasca FLAC-3D to numerically simulate the whole process of shield TBM tunneling. The model simulates important components of the mechanized excavation process including slurry pressure on the excavation face, shield conicity, installation of segmental lining, grout injection in the annular void, and grout consolidation. The analysis results from the proposed method are compared and discussed in terms of ground movements (both vertical and horizontal) with field measurements data. The results reveal that the proposed 3D simulation is sufficient and can reasonably reproduce all the operations achieved by the TBM. In fact, the results show that the TBM parameters can be controlled to have acceptable levels of surface settlement. In particular, it seems that moderate face pressure can reduce ground movement significantly and, most importantly, can prevent the occurrence of face-expected instability when the shield crosses very weak soil layers. The shield conicity has also an important effect on ground surface settlement, which can be partly compensated by the grout pressure during tail grouting. Finally, the injection pressure at the rear of the shield significantly reduces the vertical displacements at the crown of the tunnel and, therefore, reduces the settlement at the ground surface.
In this paper, an attempt has been made to use numerical modelling for simulating a long halt in construction process at a shallow depth metro tunnel and investigate the effects of soil nailing to increase the tunnel face strength. Finite difference software FLAC with high applicability in a continuum environment was adopted for this study. The tunnel is being excavated for Tehran metro project. Shield tunnelling with roadheader and back hoe cutting tools is applied in the excavation process. Mohr-Coulomb elasto-plastic constitutive law is considered to model the ground. After two months halting in excavation process, tunnel instability and ground subsidence were recorded in thirteen different monitoring points. Numerical simulation results showed a close approximation (11-16%) between measured and FLAC computed displacements of the tunnel crown in case of unsupported face, which is in close proximity and a proof indicates the reliability of simulation. Also, simulation results exhibit a significant reduction in the ground subsidence and tunnel instability in case of supported face by means of the soil nailing.
PL
W artykule podjęto próbę wykorzystanie metod modelowania numerycznego dla potrzeb symulacji dłuższego przestoju prac związanych z budową płytkiego tunelu metra w celu zbadania skutków wzmacniania gruntu dla zwiększenia wytrzymałości tunelu w części czołowej. W badaniach zastosowano oprogramowanie wykorzystujące metodę różnic skończonych FLAC, do zastosowań w środowisku ciągłym. Wykop tunelu wykonywany jest w ramach budowy metra w Teheranie. Kopanie tunelu odbywa się przy pomocy urządzeń tarczowych do drążenia tuneli oraz urządzeń podsiębiernych do urabiania. Do modelowania gruntu zastosowano model sprężysto-plastyczny Mohra-Coulomba z wykorzystaniem równania konstytutywnego. Po dwumiesięcznym przestoju w pracach budowlanych, zarejestrowano wielkości niestabilności tunelu oraz osiadania gruntu w trzynastu równych punktach pomiarowych. Wyniki symulacji numerycznych wykazały wysoką zbieżność (11-16%) pomiędzy wartościami zmierzonymi a przemieszczeniami obliczonymi przy wykorzystaniu oprogramowania FLAC dla stropu tunelu w niepodpartej części czołowej, co potwierdza wiarygodność wyników symulacji. Ponadto, wyniki symulacji wykazują znaczne zmniejszenie osiadania gruntu i niestabilności tunelu w części czołowej tunelu wzmocnionej przez podbijanie gruntu.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.