تونل متروی کرج در مسیری به طول 25 کیلومتر در حال احداث می باشد. مطالعات ژئوتکنیکی در این بخش از مسیر تونل نشان می ‏دهد که وضعیت ساختگاه زمین، شامل ذرات درشت دانه و ریزدانه می ‏باشد. تونل مذکور به روش تونلسازی جدید اتریشی در سه مرحله حفاری شده است و جهت نگهداری و مراقبت از تونل در برابر بارهای وارده، از 35 سانتی متر شاتکریت به همراه دو لایه مش و قاب از نوع شبکه‏ های فولادی استفاده شده است. تونل متروی کرج جزء تونل های کم عمق محسوب می‏ شود و حداکثر سربار موجود در این محدوده ، 10 الی 11 متر می باشد. به دلیل وجود ساختمانها و بافت قدیمی شهر و ترافیک سنگین در این محدوده، یکی از مسائل مهم در این پروژه ، بررسی نشست‏ های زمین می ‏باشد که در حین حفاری تونل و پس از اتمام کار مورد نظر قرار گرفته است. جهت کنترل نشست زمین از سیستم ترازیابی دقیق در سطح زمین در باندی به عرض 30 متر، استفاده شده است. اطمینان از صحت انتخاب پارامترهای مقاومتی خاک به دست آمده از مطالعات ژئوتکنیکی، یکی از موضوعات مهم در سازه‏ های زیرزمینی به خصوص در مقوله تونل‏سازی می‏ باشد؛ همچنین بررسی صحت مدل ‏سازی و آنالیز عددی و مقایسه آن با شرایط واقعی جهت بهینه‏ سازی طرح، دارای اهمیت زیادی می‏ باشد. بنابراین دراین نوع مقایسه ‏ها، آنالیزهای عددی و تغییرشکل‏های اندازه ‏گیری شده، نتایج بسیار مهمی را به دست می‏ دهند. این پایان‏ نامه، به تخمین نشست ناشی از حفر تونل متروی کرج با استفاده از نرم‏ افزارهای plaxis 3d tunnel و جعبه ابزار fuzzy logic در نرم‏ افزار matlab و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر و با نتایج حاصل از ابزاردقیق، می‏ پردازد. همچنین حساسیت‏ سنجی این نتایج نسبت به تغییرات پارامترهای موثر خاک، صورت می‏ گیرد. در ادامه، به ارزیابی ریسک نشست ناشی از حفر تونل بر روی سازه‏ های روزمینی مجاور مسیر تونل، با استفاده از روشهای نوین مورد استفاده در صنعت تونل‏سازی همچون روش بررسی شرایط ساختمان (bcs) که مبتنی بر جمع‏ آوری اطلاعات از تاریخچه سازه روزمینی و تهیه نقشه‏ از نواقص سازه پیش از تونل‏سازی، در هنگام تونل‏سازی و همچنین پس از آن می‏ باشد و منجر به ارزیابی قابلیت آسیب‏ پذیری سازه روزمینی می‏ شود. دیگر روش مورد استفاده در ارزیابی ریسک نشست، روش ارزیابی ریسک ساختمان (bra) است که در آن به طبقه‏ بندی آسیب‏های احتمالی در ساختمان‏ها پرداخته می‏ شود و با استفاده از پارامترهای اندیس قابلیت اطمینان و پارامتر نوع ریسک آسیب، نشست مجاز و اعوجاج مجاز برای ساختمان ارائه می‏ شود. برای ارزیابی ریسک نشست، با استفاده از روش شبیه‏ سازی مونته کارلو، حالات مختلف نشست در خاک‏های گوناگون منطقه، شبیه‏ سازی می‏ گردند و میزان ریسک موجود برای سازه‏ های روزمینی در اطراف تونل، محاسیه و راهکارهای مناسب جهت کاهش یا جلوگیری از خطرات احتمالی، ارائه می‏ شوند.

طراحی و اجرای سامانه نگهداری، از مهمترین مسایل در احداث تونل ها با توجه به طبیعت و حساسیت آن ها است. طراحی نگهداری از مهمترین مراحل احداث فضاهای زیرزمینی است. تطابق مناسب سامانه نگهداری به کار رفته در تونل با شرایط محیطی می تواند عملکرد این سامانه را افزایش دهد. یکی از روش های متداول برای حفر تونل، حفاری به وسیله ماشین های تمام مقطع است. یکی از مزیت های این روش، اجرای سامانه نگهداری دایم تونل به صورت همزمان با حفاری با استفاده از قطعات پیش ساخته بتنی (سگمنت) است. از آنجا که استفاده از این قطعات پیش ساخته در سامانه نگهداری تونل نقش به سزایی را ایفا می کند، درنتیجه این امر مستلزم انتخاب صحیح و تحلیل بهینه سگمنت ها و نوع اتصال بین این سگمنت ها است. مطالعات صورت گرفته در زمینه تحلیل عددی رفتار پوشش تونل های حفاری مکانیزه تمام مقطع، نشان می دهد که اکثر پژوهشگران از مدل های ساده شده ای استفاده کرده اند. ازجمله مهمترین ساده سازی هایی که در این مدل ها استفاده شده-است، مدل سازی حلقه ها بدون در نظر گرفتن مرز بین آن ها است و در اکثر موارد نیز هر حلقه به-صورت پیوسته و بدون سگمنت های جداگانه مدل سازی شده است. مسلماً این مفروضات خطای زیادی در نتایج بدست آمده ایجاد خواهد کرد. در این تحقیق مدل سازی رفتار سامانه نگهداری تونل انتقال آب چمشیر در حالت حلقه پیوسته در مقایسه با حلقه سگمنتی توسط نرم افزار اجزا مجزای 3dec، صورت گرفته است. این نرم افزار توانایی مدل کردن محیط در حالت سه بعدی با در نظر گرفتن ویژگی های توده سنگ را دارد که نسبت به بررسی های انجام شده با مدل های تیر و فنر که زمین را به وسیله فنرهایی مدل می کنند، واقعی تر است. در آنالیز نتایج بدست آمده از مدل سازی، افزایش میزان جابجایی ها در حالت سگمنتی نسبت به حلقه پیوسته نتیجه شده است، که بیانگر خوشبینانه بودن مدل سازی های صورت گرفته درحالت پیوسته است. همچنین مقدار تنش ها در حالت کلی در نگهداری سگمنتی نسبت به پیوسته کمتر بوده به جز در نواحی اتصالی که به دلیل ایجاد تمرکز تنش در این نواحی است و این تمرکز تنش و چرخش در محل اتصالات سبب آسیب دیدگی بتن در این نواحی شده-است. بنابراین در نظر گرفتن اتصالات در نگهداری سگمنتی برای دست یابی به نتیجه ای واقعی تر در طراحی ها، امری ضروری است.

با توجه به پیشرفت صنعت تونلسازی و امکان استفاده از روش های نیمه مکانیزه و تمام مکانیزه، انتخاب روش حفاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از این تحقیق انتخاب بهترین روش حفاری برای تونل انتقال آب چم شیر می باشد. برای تونل، یک روش مشخص حفاری وجود ندارد و معمولاَ دو یا چند روش عملی می باشد. پارامترهای فنی و اقتصادی زیادی از جمله طول، شکل، مقاومت توده سنگ و غیره در انتخاب گزینه مناسب برای حفر یک تونل موثر می باشند. از جمله مهم ترین پارامترهای فنی میزان پیشروی می باشد. بر اساس محاسبات انجام گرفته، روش حفاری به وسیله tbm با 25/21 ماه کم ترین زمان حفر را دارا است. از لحاظ پایداری، روش حفاری به وسیله انفجار و رودهدر با cm5 شاتکریت و روش حفاری با tbm با cm10 گروت و cm25 سگمنت به تعادل می رسند. از بعد اقتصادی، ابتدا حفاری با انفجار، سپس حفاری با tbm و در نهایت حفاری با رودهدر، کم ترین هزینه را دارا می باشد. جهت ساخت تونل انتقال آب چم شیر بر مبنای تئوری فازی-ahp ابتدا روش حفاری به وسیله tbm با 60%، سپس حفاری به وسیله رودهدر با 21% و در نهایت حفاری سنتی با 19% پیشنهاد می گردد. در بین معیارهای انتخاب گزینه برتر، زمین شناسی و خواص ژئومکانیکی سنگ بالاترین امتیاز و عوامل زیست محیطی کم ترین امتیاز را دارا است.