การวิเคราะห์พฤติกรรมระยะยาวของอุโมงค์รถไฟฟ้าใต้ดินกรุงเทพด้วยวิธีเชิงตัวเลข

Abstract

ปัจจุบันรถไฟฟ้ามหานครสายเฉลิมรัชมงคล ได้เปิดใช้งานมาแล้วประมาณ 10 ปี ซึ่งขณะก่อสร้างมีการขุดเจาะดินเพื่อก่อสร้างอุโมงค์และสถานีต่างๆ และเป็นที่รู้กันว่าดินกรุงเทพเป็นดินเหนียวอ่อนที่มีค่ากำลังและการยุบตัวสูง จึงอาจส่งผลให้เกิดการเคลื่อนตัวของดินจนอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งก่อสร้างข้างเคียงได้ ดังนั้นในการก่อสร้างจึงจำเป็นต้องระมัดระวังไม่ให้เกิดการทรุดตัวมากเกินกว่าขีดระดับความปลอดภัย ทว่าภายหลังการก่อสร้างแล้วเสร็จ ก็ยังคงมีการทรุดตัวที่เกิดขึ้นจากกระบวนการอัดตัวคายน้ำหรือการทรุดตัวในระยะยาว ที่อาจส่งผลความเสียหายต่อดาดอุโมงค์หรือจุดเชื่อมต่อกับสถานี หรืออาจก่อให้เกิดเคลื่อนตัวที่ผิวมากเกินจนเป็นอันตรายต่อสิ่งก่อสร้างข้างเคียง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงนำเสนอการทำนายค่าการทรุดตัวที่ผิวดินและผลกระทบต่อดาดอุโมงค์ในระยะยาวที่เกิดจากการก่อสร้างอุโมงค์รถไฟฟ้าใต้ดินด้วยวิธีเชิงตัวเลข โดยเลือกหน้าตัดชั้นดินและการวางตัวของอุโมงค์ในแบบต่าง ๆ กันมาวิเคราะห์ด้วยซอร์ฟแวร์ไฟไนต์เอลิเมนต์แพลกซิส คุณสมบัติดินถูกจำลองด้วยแบบจำลองดินฮาร์เดนนิงร่วมกับทฤษฏีของไบออทสำหรับการวิเคราะห์การอัดตัวคายน้ำแบบควบคู่ โดยกำหนดขั้นตอนการก่อสร้างด้วยวิธีต่าง ๆ เช่น วิธีกำหนดการหดตัว วิธีการลดความเค้น และวิธีปรับปรุงแรงดันเกาส์ สำหรับการวิเคราะห์แบบ 2 มิติ และการจำลองขั้นตอนการก่อสร้างด้วยค่าแรงดันหัวเจาะต่าง ๆ ที่บันทึกไว้จริงขณะก่อสร้างกับค่าที่คำนวณย้อนกลับสำหรับการวิเคราะห์แบบ 3 มิติ ผลการศึกษาพบว่าการจำลองกระบวนการก่อสร้างด้วยวิธีปรับปรุงแรงดันเกาส์มีความเหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์เอลิเมนต์แบบ 2 มิติ เนื่องจากการทรุดตัวที่ผิวดินและความเค้น ความเครียดและแรงต่างๆในดาดอุโมงค์มีความน่าเชื่อถือ และสำหรับการวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์เอลิเมนต์แบบ 3 มิติพบว่ากรณีที่กำหนดแรงดันด้านหน้าและแรงดันเกาส์ต่ำสุดเกิดการทรุดตัวที่ผิวดินและความกว้างของการทรุดตัวใกล้เคียงกับค่าตรวจวัดจริงในสนาม