ارائه یک متدولوژی جدید در تخمین فشار سینه کار ماشین TBM-EPB: مطالعه موردی

با گسترش روزافزون محیط های شهری، ایجاد و توسعه سیستم های حمل ونقل درون شهری به منظور کاهش ترافیک، آلودگی ها و کاهش هزینه های ناشی از عبور و مرور درون شهری امری ضروری است. با توجه به اینکه بخش مهمی از هزینه ساخت مترو مربوط به حفاری و نگهداری تونل ها می شود. بنابراین یکی از مهم ترین تصمیم ها در بحث ساخت تونل های مترو روش حفاری در محیط های آبرفتی و ریزشی می باشد. حفاری تونل توسط ماشین TBM-EPB در مقایسه با سایر روش های حفاری در خاک های نرم و مناطق ریزشی یک روش سریع، پرقدرت و همراه با نگهداری است. یکی از عوامل بسیار مهم در جلوگیری از ریزش سینه کار در حین حفاری در زمین ها ی نرم و آبرفتی برآورد فشار سینه کار بهینه ماشین حفاری در هر مرحله حفاری (کیلومتراژهای مختلف) می باشد. زیرا کم و یا زیاد بودن فشار سینه کار ماشین حفاری منجر به افزایش هزینه ها، خسارت های جانی، سختی زیاد و همچنین منجر به وقفه در اتمام پروژه می شود. در این مقاله به دلیل عدم قطعیت در پارامترهای ژئوتکنیکی و حساسیت تونل های شهری، مسئله از دیدگاه احتمالاتی مورد مطالعه قرار گرفته است. به همین منظور،  ابتدا برای ۵۰ حالت مختلف مدل سازی عددی خط ۲ مترو تبریز با استفاده از نرم افزار PLAXIS۳D۲۰۲۰ صورت گرفته و در ادامه از روش شبیه سازی مونت کارلو برای تولید اعداد تصادفی و اختصاص توزیع های احتمالاتی مناسب استفاده شده است. سپس با استفاده از الگوریتم فراابتکاری گرگ خاکستری (GWO) فشار سینه کار ماشینTBM-EPB  با کمک رابطه پیش بینی بدست آمده، تخمین زده شده است. در نهایت به منظور ارزیابی و صحت سنجی رابطه بدست آمده از شاخص های آماری ضریب همبستگی مربع (R۲)، شمول واریانس (VAF)، میانگین درصد خطای مطلق (MAPE)، جذر میانگین خطای مربع (RMSE) و میانگین خطای مربع (MSE) استفاده شده است. با توجه به اعتبارسنجی مدل، رابطه ایجاد شده توسط الگوریتم گرگ خاکستری به واقعیت مسئله بسیار نزدیک بوده و از آن می توان برای ادامه مسیر در مناطق مشابه دیگر استفاده کرد.

Keywords:

فشار سینه کار ماشینTBM-EPB , الگوریتم گرگ خاکستری , شبیه سازی مونت کارلو , نرم افزار PLAXIS۳D۲۰۲۰