بررسی پاسخ لرزه‌ای ساختگاه های واقع بر تونل های دوقلو در اثر انتشار امواج برشی درون صفحه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار /گروه مهندسی عمران - دانشکده فنی و مهندسی / دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان

2 دانشجوی دکتری؛ گروه ژئوتکنیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد؛ گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان، زنجان، ایران

چکیده

امروزه مشکل ترافیک در اغلب شهرهای بزرگ و در حال توسعه به چشم می‌خورد و یکی ازموثرترین راه‌حل‌ها در این زمینه ایجاد و گسترش شبکه حمل و نقل زیرزمینی است. از طرفی احداث تونل­های زیر زمینی نظیر متروها و تاثیر آن‌ها بر پاسخ لرزه‌ای سطح زمین و در پی آن بر سازه‌های روسطحی جزو چالش­های ژئوتکنیک لرزه­ای بوده و در مرحله تحقیق است. از این روی، در این مقاله سعی شده که با بکارگیری روش عددی اجزای مرزی دو بعدی در حوزه زمان در یک محیط همگن و همسان، به بررسی پاسخ لرزه‌ای و الگوی بزرگنمایی سطح زمین واقع بر روی تونل‌های زیرزمینی دوقلو و منفرد تحت تاثیر امواج مهاجم برشی درون صفحه­ای در فرکانس‌های مختلف پرداخته شود. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که وجود تونل‌های زیرزمینی دوقلو می‌تواند مولفه‌های افقی و قائم جابجایی سطح زمین را 2/3 برابر در مقایسه با حالت تونل منفرد و 2/6 برابر سطح میدان آزاد، تحت تاثیر قرار دهد. در مقاطع مختلف هندسی، الگوی بزرگنمایی یکسانی مشاهده می‌شود، درصورتی‌که تفاوت اصلی در اندازه مقادیر بزرگنمایی لرزه‌ای ایجاد شده توسط آن‌ها است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic response assessment of the ground surface induced by twin tunnels subjected to incident in-plane shear waves

نویسندگان [English]

  • Hamid Alielahi 1
  • Mohammad Adampira 2
  • Morteza Asgari 3
1 Assistant Professor Civil Engineering Department Faculty of Engineering Islamic Azad University, Zanjan Branch
2 Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 M.Sc., Department of Civil Engineering, Zanjan Branch, Islamic Azad University, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Due to population growth and transportation problems in urban areas, the use of underground structures such as subways and tunnels are widely increasing in developing countries and even in developed countries. The passage of tunnels and subways under existing buildings reveals the important impact of these underground structures on the ground seismic response. In this paper, the effects of two long unsupported parallel tunnels aligned horizontally on the seismic response of the ground surface are investigated using time-domain boundary element method. The medium is assumed to have a linear elastic constitutive behavior subjected to vertically propagating in plane SV incident waves. The proposed algorithm is validated by comparing its results with previous researchers' solutions. Finally, the presented results have shown that the seismic interaction between twin tunnels with close spacing distance in comparison with a single tunnel could create more seismic amplification on the horizontal and vertical component of ground surface motion.
 
Introduction
Underground structures due to population growth and transportation problems are one of the most substantial infrastructures of developing countries. Hence, in recent years many tunnels have been designed or constructed in urban areas in order to develop or extend underground transportation systems. Based on the experience gained from past earthquakes, it is evident that underground long structures, such as subways and tunnels and also surface structures above them have great potential for destruction and disruption during earthquakes. The shortage of considering the effect of underground cavities and tunnels, especially urban subsurface structures such as twin-parallel tunnels, on the seismic amplification of the ground surface is observed in building codes and seismic microzonation studies.
 
Methodology and Approaches
The effects of the two long parallel tunnels aligned horizontally on the seismic response of the ground surface are examined. The elastic medium of the proposed model is subjected to vertically propagating in plane SV incident waves. In order to analyze the seismic response of twin-parallel cavities, unlined tunnels and its effect on the ground surface, a computer code named SAMBE (Seismic Analysis of Multiple Boundary Element) is implemented based on time-domain boundary element method.
 
Results and Conclusions
The ground surface amplification potential above underground twin tunnels is strongly influenced by the wavelength of the incident wave, depth, spacing ratio and also tunnel shapes of the twin tunnels. Moreover, the conducted study can be a step forward in seismic design of buildings and seismic microzonation of the regions with underground structures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Ground Amplification
  • Parametric Analyses
  • Unlined Twin Tunnels
  • Boundary Element Method (BEM)
  • Time Domain
  • In-Plane Shear Waves