مدلسازی عددی پاسخ لرزه ای تونل های دایره ای کم عمق در زمین های لایه ای همگن با استفاده از نرم افزار آباکوس و مقایسه ی نتایج آن با روش های تحلیلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی/گروه عمران-دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا

2 استادیار/گروه عمران-دانشکده مهندسی دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا

3 مربی/گروه مهندسی عمران-دانشکده مهندسی دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا

4 استادیار/گروه عمران-دانشکده مهندسی دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان

چکیده

در بررسی حاضر، تاثیرنقش لایه بندی زمین بر پاسخ لرزه ای لاینینگ تونل های با مقطع دایره ای مورد بررسی قرار گرفته است. تلاش های زیادی در زمینه ی مطالعه ی پاسخ لرزه ای زمین های متجانس و همگن صورت گرفته است. مدل اجزاء محدود کرنش صفحه ای، در یک مقطع عرضی انتخابی از تونل دایره ای قرار گرفته در یک زمین متشکل از دو (یا چند) لایه ی همگن، برای مشخص کردن تاثیر لایه بندی زمین بر پاسخ لرزه ای تونل ها در تاج تونل و همچنین در کف آن ساخته و نتایج آن بررسی شده است. نتایج مشخص می کند که شرایط لایه بندی زمین، علی الخصوص تعداد لایه ها، نقش مهمی در شرایط تاثیرنیروهای زلزله برخورنده به لاینینگ تونل ایفا می کند. مدل ها ثابت می کند که زمانی که تونل به طور کامل در یکی از دو لایه ی خاک همگن متوالی قرار گرفته باشد، نیروی لرزه ای ایجاد شده در لاینینگ تونل در مقایسه با حالتی  که فقط یک لایه خاک داشته باشیم،بسیار متفاوت است. همچنین اگر تونل از درون هر دو لایه ی همگن بگذرد، بیشترین شدت نیروی وارد بر پوشش تونل زمانی اتفاق می افتد که لایه ی خاک همگن پایینی میزان سختی بالایی داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical modeling of the Seismic Response of Shallow Circular Tunnels in Homogenous Layered Ground Using FEM Code ABAQUS and Compare the Results with the Analytical Solutions

نویسندگان [English]

  • Ali Roozitalab 1
  • Seyed Amin Asghari Pari 2
  • Seyed Ali Asghari Pari 3
  • Sasan Motaghed 4
1 Instructor/Khatam University of Technology
2 Assistant Professor/Civil Engineering Department-Khatam University of Technology
3 Instructor/Civil Engineering Department-Khatam University of Technology
4 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Khatam University of Technology, Behbahan, Iran.
چکیده [English]

Summary
Seismic response of circular tunnels embedded in homogenous ground has been studied using the FEM code abaqus. Results show that the tunnel embedded in one layered ground has a completely different behavior in comparison with the same tunnel embedded in two( or more) layered ground.
Introduction
In this study, the effect of ground stratification on the seismic response of circular tunnel''s lining is investigated, as most practice-oriented studies consider homogeneous ground. The above mentioned situation has been argued detailed in the coming content.
 
 Methodology and Approaches
A finite element plain-strain model of a circular tunnel''s cross-section embedded in an one and two-layered ground is used to highlight the influence of stratification on the tunnel''s seismic response at the crown, springline and invert points. The finite-element mesh grid simulates a 30-meter soil mass in a plain-strain condition with amount of 31226, 4-node rectangular elements in a rugged limestone rock. Ground and tunnel both are simulated with Single-phase linear elastic materials and Wang’s closed form solution is used to predict the seismic response of tunnel’s cross section. The model only considers the vertical propagation of shear waves in the visco elastic layers on a hard rock bed. The degrees of freedom at the bottom of the floor are completely restrained, because displacements are calculated from the base.
Results and Conclusions
The main parameters govern the calculated loads derived from analytic solutions are the compactness C, the F flexibility ratios, and the maximum rate of free shear strain ɣ. Results prove that the conditions of the ground layers, specially the amount of layers, play an important role in the situation of seismic forces encountering the tunnel lining. The layers interface was placed at the crown, center and invert level. . Models clarify that when the tunnel is fully embedded in one of the two consecutive layers, the seismic forces created in lining may vary significantly in comparison with the case that we have only one layer for tunnel to be embedded in. Furthermore if the tunnel intercepts both layers, maximum lining forces aggravation occurs when the lower layer is very stiff. When the tunnel passes through both layers of soil, the values of R follow the single-layer lining response for , otherwise less R values are obtained. For the lower stiffness of the layers, the R values obtained are almost unaffected by the higher hardness values, EV.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circular Tunnel
  • Elliptical Deformation
  • Seismic Analysis
  • Hemogenous Soil
  • ABAQUS