مقاله انگلیسی رایگان در مورد ارزیابی مدلسازی فیزیکی تونل ها در زمین نرم

مشخصات مقاله
عنوان مقاله  Physical modeling of tunnels in soft ground: A review
ترجمه عنوان مقاله  مدل سازی فیزیکی تونل ها در زمین نرم: نقد و بررسی
فرمت مقاله  PDF
نوع مقاله  ISI
سال انتشار  مقاله سال 2015
تعداد صفحات مقاله  14 صفحه
رشته های مرتبط  مهندسی عمران
گرایش های مرتبط  سازه
مجله  تونل زنی و تکنولوژی فضای زیرزمینی – Tunnelling and Underground Space Technology
دانشگاه Department of Civil Engineering and Applied Mechanics, McGill University, Canada
کلمات کلیدی  مدلسازی فیزیکی، تونل زنی زمین نرم سانتریفیوژ، حفاری تونل، جابجایی خاک
کد محصول  E5138
نشریه  نشریه NCBI
لینک مقاله در سایت مرجع  لینک این مقاله در سایت NCBI
وضعیت ترجمه مقاله  ترجمه آماده این مقاله موجود نمیباشد. میتوانید از طریق دکمه پایین سفارش دهید.
دانلود رایگان مقاله دانلود رایگان مقاله انگلیسی
سفارش ترجمه این مقاله سفارش ترجمه این مقاله

 

بخشی از متن مقاله:
Abstract

Physical modeling has played an important role in studies related to excavation of tunnels in soft ground. A variety of modeling techniques have been developed by researchers all over the world to study ground response to tunneling. These techniques range from the two-dimensional trap door tests to the miniature tunnel boring machines that simulate the process of tunnel excavation and lining installation in a centrifuge. This paper presents a review of selected physical models that have been developed and used in soft ground tunneling research. Furthermore, this paper discusses some of the various approaches used to record soil deformation and failure mechanisms induced by tunneling. Experimental setups and sample results are presented for each technique as described by original authors. A summary of the advantages and disadvantages of each method is also presented.
1. Introduction

Due to the increase in urbanization found all over the world, tunneling has become a preferred construction method for transportation and underground utility systems. With so many tunnels being built, it is important to have a comprehensive understanding of the tunneling induced displacements and stresses and their impact on nearby structures. Tunneling technology has significantly advanced in the past few decades. Nevertheless, tunnel engineers are often relying on empirical methods (e.g. Schmidt, 1974; Attwell, 1978; O’ReiIIy and New, 1982; Mair et al., 1993; etc.) based on limited field data in calculating surface settlement or lining stresses. These methods assume plane strain conditions and often do not account for the three-dimensional (3D) nature of the tunnel construction process. Numerical modeling (e.g. Mair et al., 1981; Rowe and Lee, 1989; Swoboda et al., 1989; Lee and Rowe, 1990; Leca and Clough, 1992; Chen and Baldauf, 1994; etc.) allows one to conduct more realistic analyses that take into account the tunnel-lining interaction, construction sequence and 3D face effects. Analysis of instrumented projects and field trials (e.g. Peck, 1969; Attwell and Farmer, 1974; Rowe and Kack, 1983; Lo et al., 1984; Harris et al., 1994; etc.) has yielded useful information. However, results are difficult to interpret. In addition, field investigation is limited by (a) expense of instruments and (b) safety concerns that prevent access to tunnels near collapse. Full-scale experiments are very expensive, difficult to run, and are hard to repeat. For all these reasons, ground response to tunneling should also be studied using reduced physical models.

Laboratory model tests conducted under gravity or in a centrifuge allow one to investigate the most relevant factors influencing the tunnel behavior. Testing results also provide valuable data for refining the chosen numerical model. Several 2D and 3D models have been proposed to investigate different aspects of tunneling in soft ground. Tunnels are usually modeled by either placing soil around and over a pre-installed tube and controlling the supporting pressure or precutting the tunnel opening and installing a lining system. Models have also been developed to study the face stability of tunnels in soft ground including the trap door method, a pre-installed tube with vinyl facing, a dissolvable polystyrene foam core, or a miniature tunnel boring machine.

This paper summarizes selected physical model experiments that have been developed and used in soft ground tunneling research. Furthermore, this paper will discuss the various approaches used to record soil deformation induced by tunneling. Testing setups are presented for each technique as described by the original authors. A summary of the advantages and disadvantages of each technique is also presented.

 

بخشی از ترجمه مقاله:
چکیده
مدل سازی فیزیکی در مطالعات مربوط به حفاری تونل ها در خاک نرم نقش مهمی ایفا کرده است. تکنیک های متنوعی از مدل سازی توسط محققان در سراسر جهان به منظور مطالعه ی زمین جهت تونل زنی ایجاد گشته اند. این تکنیک ها از بررسی های زمین توسط دریچه های دوبٌعدی تا دستگاه های کوچک حفاری تونل متغیر هستند که روند حفاری تونل و تاسیسات خطی در داخل یک سانتریفیوژ را شبیه سازی می کنند. این مقاله یک بررسی از مدل های فیزیکی منتخب ارائه می دهد که در تحقیقات تونل زنی در خاک نرم توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. علاوه بر این، مقاله ی حاضر در مورد برخی از روش های مختلف بحث خواهد کرد که برای ثبت تغییر شکل خاک و شکست مکانیسم های ناشی از تونل زنی استفاده می شوند. مقدمات تجربی و نتایج نمونه برای هر کدام از تکنیک ها همانند اصل آنها عرضه می-گردند. خلاصه ای از مزایا و معایب هر یک از روش ها نیز ارائه می شود.
5. خلاصه و نتیجه گیری
مدل سازی فیزیکی تونل ها در خاک نرم یک بخش ضروری از تجزیه و تحلیل و طراحی آنهاست. مدل های فیزیکی اطلاعاتی را فراهم می کنند که می توانند مدل های عددی را اعتبار بخشیده و آنها را کالیبره کنند. در طول چند دهه، محققان زیادی در سراسر جهان تکنیک های گوناگونی را برای شبیه سازی روند حفاری تونل توسعه داده و اجرا کرده اند. آزمون هایی در مقیاسِ کوچک تر تحت شرایط 1g، کنترل کاملی بر روی روش حفاری فراهم می کنند. با این حال، آنها به دقت شرایط فشار واقع در محل را شبیه سازی نمی کنند. آزمایش سانتریفیوژ، شبیه-سازی واقع گرایانه تری از فشار در محل را ممکن می سازد ولی روند ساخت تونل (برای فهم بهتر) می بایست ساده تر ارائه گردد. روش های مختلفی برای شبیه سازی فرایند ساخت تونل در خاک نرم توسعه یافته اند. خاک قوسی شکل اطراف تونل های حفاری شده با موفقیت توسط روش استفاده از دریچه، شبیه سازی شده است. فشار عمودی همانند جابجایی های سطحی می تواند توسط دریچه های کاهنده در شرایط 2D و 3D بررسی شود. ثبات نمای تونل را می توان به وسیله ی استفاده از یک لوله ی سفت و سخت با غشای انعطاف پذیر بر روی نما بررسی کرد. بررسی حفاری تونل به اتمام می رسد؛ که در نمونه ی حاضر این امر با کاهش فشار هوا در داخل تونل و نظارت بر حرکات خاک محقق گردید. روش های دیگری از جمله هسته ی پلی استایرنِ قابل حل توفیقاتی به دنبال داشت، با این حال، نشست سطح تونل یکسان نبود. اضافه بر این، نتایج آزمایش زمانی که حفاری در زیر آب صورت می گرفت راضی کننده نبود. تکنیک های مبتنی بر دست یا چال زنیِ مکانیکی برای نشان دادن چگونگی حفاری تونل و پیشبرد عملیات، واقع-بینانه تر به نظر می رسد اما مکانیزه کردن این کار در سانتریفیوژ بسیار گران تمام می شود. بنابراین، تحقیقات تجربی بیشتری برای افزایش تکنیک های موجود و توسعه ی روش های جدید مورد نیاز است که شبیه سازی ساختمان واقعی تونل را ممکن می سازد. جدول 1 خلاصه ای از مزایا و معایب تکنیک های مدل سازی فوق الذکر را عرضه می نماید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا