بررسی تاثیرات تراکم و عمق روباره خاک در پاسخ لرزه‌ای سیستم خاک و تونل با استفاده از تحلیل عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار؛ گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر

چکیده

تونل‌ها بخش مهمی از سازه‌های زیرساخت را در مهندسی عمران تشکیل داده و به‌عنوان تسهیلات عمومی حمل‌ونقل، آب‌رسانی و.... استفاده می‌شوند. جلوگیری از صدمات و خرابی تونل‌ها به عنوان شرایان‌های حیاتی ناشی از اتفاقات لرزه‌ای دارای اهمیت بالائی می‌باشد. در این پژوهش اثرات عمق تونل و تراکم خاک در رفتار لرزه‌ای یک مقطع تونل دوخطه مورد ارزیابی قرارگرفت. بدین منظور یک مقطع 5/2 خطه ترافیکی نعل اسبی انتخاب گردید. روش عددی اامان محدود و مدل رفتاری سخت شونده کرنش کوچک با قابلیت شبیه‌سازی میرائی هیسترزیس مصالح مورد استفاده قرارگرفتند و مراحل ساخت روش جدید اتربشی قبل از اعمال شتاب نگاشت درنظر گرفته شد. نتایج ابزارنگاری پروژه زیرگذر آرش-اسفندیار-نیایش با مقطع تونل مشابه به منظور صحت سنجی استفاده گردید. یک سری تحلیل‌های تاریخچه‌زمانی با اعمال شتاب نگاشت‌های واقعی با ضرائب مقیاس مختلف انجام گرفت و نمودارهای حداکثر و میانگین پاسخ دریفت بر حسب شتاب بیشینه حاصل از مدل‌های مختلف در معرض پنج شتاب نگاشت با ضرائب مقیاس شتاب ترسیم و برای ارزیابی نتایج استفاده شدند. نتایج نشان دادند که تراکم و ارتفاع سربار تاثیر قابل توجهی بر میزان پاسخ دریفت تونل درخاک ماسه‌ای خواهند داشت و اثرات مربوطه در در شتاب‌های مختلف متفاوت می‌باشد. علت این تغییر روند ناشی از اثرات رفتار غیرخطی توده خاک، جابجائی شبه استاتیک، و نیروهای اینرسی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


Argyroudis, S. and K. Pitilakis (2012). Seismic fragility curves of shallow tunnels in alluvial deposits. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 35: 1-12.
Brinkgreve, R. B. J., Kumarswamy, S., Swolfs, W. M., Waterman, D., Chesaru, A., & Bonnier, P. G. (2016). PLAXIS 2016." PLAXIS bv, the Netherlands.
Clough, R. W. and J. Penzien (1993). Dynamics of Structures, 2nd edon. New York: McGraw-Hill.
Golshani, A., Varnusefaderani, M. G., & Majidian, S. (2018). Comparing Field Displacement History with Numerical Results to Estimate Geotechnical Parameters: Case Study of Arash-Esfandiar-Niayesh under Passing Tunnel, 2.5 Traffic Lane Tunnel, Tehran, Iran. International Journal of Geotechnical and Geological Engineering 12(9): 578-587.
Hu, X., Zhou, Z., Chen, H., & Ren, Y. (2020). Seismic fragility analysis of tunnels with different buried depths in a soft soil. Sustainability, 12(3), 892.
Jiang, Y., Wang, C., & Zhao, X. (2010). Damage assessment of tunnels caused by the 2004 Mid Niigata Prefecture Earthquake using Hayashi’s quantification theory type II. Natural Hazards 53(3): 425-441.
Komak Panah, A. and S. Majidian (2017 ). Non-linear 2DOF system for efficient seismic analysis of vertical soil-nailed walls. European Journal of Environmental and Civil Engineering 2 (11): 1301-1325.
Kramer, S. L. (1996). Geotechnical earthquake engineering, Pearson Education India.
Leca, E. and G. W. Clough (1992). Preliminary design for NATM tunnel support in soil. Journal of geotechnical engineering 118(4): 558-575.
Lysmer, J. and R. L. Kuhlemeyer (1969). Finite dynamic model for infinite media. Journal of the engineering mechanics division 95(4): 859-877.
Ma, C., Lu, D., Du, X., & Qi, C. (2018). Effect of buried depth on seismic response of rectangular underground structures considering the influence of ground loss. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 106: 278-297.
Majidian, S. and A. K. Panah (2020). "Hybrid experimental and numerical approach for assessment of non-linear dynamic behavior of soil-nailed retaining walls." International Journal of Non-Linear Mechanics 123: 103476.
Mohammadi-Haji, B. and A. Ardakani (2020). Calibration of a Hypoplastic Constitutive Model with Elastic Strain Range for Firoozkuh Sand. Geotechnical and Geological Engineering 38(5): 5279-5293.
Mohammadi-Haji, B. and A. Ardakani (2020). Performance-based analysis of tunnels under seismic events with nonlinear features of soil mass and lining. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 134: 106158.
Sun, Q. and D. Dias (2019). Seismic behavior of circular tunnels: Influence of the initial stress state. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 126: 105808.
Wang, Z. and Z. Zhang (2013). Seismic damage classification and risk assessment of mountain tunnels with a validation for the 2008 Wenchuan earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 45: 45-55.
Xu, Z., Du, X., Xu, C., Hao, H., Bi, K., & Jiang, J. (2019). Numerical research on seismic response characteristics of shallow buried rectangular underground structure. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 116: 242-252.
Yasrobi, S., Majidian, S., & Teimourzadegan, S. (2014). Effects of soil modelling on prediction of tunnelling performance constructed by SEMcase study of Niayesh Tunnel. TAC2014, Toronto.     
Zolghadr, E., Pasdarpour, M., Majidian, S., & Golshani, A. (2013). Numerical modeling of NATM urban tunnels and monitoring-Case study of Niayesh tunnel. 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering.