بررسی رفتار لرزه‏ای تونل خط 2 قطار شهری تبریز تحت زلزله‏های محتمل به وقوع

مهدی میرزامحمدی

چکیده

طراحی تونلها برای تحمل بارهای لرزه‏ای متفاوت از طراحی لرزه‏ای سازه‏هایی است که روی سطح زمین ساخته می شوند. بارهای لرزه‏ای وارد بر سازه‏های زیر‏زمینی با عباراتی نظیر تغییرشکلها و کرنشهای اعمالی از طرف توده مجاور سازه مشخص می‏شود. پاسخ سازه‏های زیرزمینی به حرکات لرزه‏ای زمین، با سه نوع تغییرشکل ایجاد شده در آن بررسی می‏شود که شامل در هم فشردگی و یا کشیدگی محوری، خمش طولی و تغییرشکل عرضی مقطع می‏باشد. در منابع موجود، ذکر‏ شده که تغییرشکل‏های عرضی مقطع تحت اثر انتشار قائم امواج برشی، بحرانی‏ترین حالت رفتار پوشش تحت حرکات لرزه‏ای می باشد. رفتار سازه تونل خط 2 قطار شهری تبریز تحت تغییرشکلهای مقاطع عرضی ناشی از انتشار قائم امواج برشی، با روش‏های تحلیلی موجود و نیز با انجام مدلسازی عددی دوبعدی با نرم افزار flac، تحلیل و بررسی می‏شود. قبل از بارگذاری لرزه‏ای، به منظور برقراری شرایط پایدار اولیه و تعیین نیروهای ناشی از بارهای استاتیکی، باید روش حفاری نیز بررسی شود. روند حفاری، تعیین کننده میزان نیروهای القاء شده در پوشش، ناشی از بارهای استاتیکی می باشد. جزئیات دقیق‏تر ماشین حفاری و سپر در دسترس نمی‏باشد و شبیه‏سازی روند حفاری با فرض‏های ساده‏کننده انجام می‏گیرد. به‏این ترتیب که با استناد به مطالعات انجام یافته مشابه، فرض می‏شود که در اثر حفاری تونل و قبل از نصب پوشش دائمی، تنش‏های موجود در محل تونل‏زنی به میزان 20 درصد کاهش می یابد. با توجه به اطلاعات موجود از مشخصات توده اطراف تونل در طول مسیر پروژه، 6 مقطع برای بررسی نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل انتخاب می‏شود. نتایج تحلیل عددی انجام شده با نتایج روش‏های تحلیلی موجود برروی دو مورد از مقاطع انتخابی، تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی، کنترل و مقایسه می‏شوند. در تعیین بعضی پارامترهای ورودی روش های تحلیلی، از مدل عددی استفاده شده است. در مدل عددی، توده مجاور تونل با مدل ساختاری الاستوپلاستیک موهر-کولمب مشخص می شود در حالی که روش حل های تحلیلی موجود، محیط اطراف تونل را الاستیک فرض می کند. نتایج تحلیل های استاتیکی بدست آمده از روش های تحلیلی و عددی، با علم بر فرضیات ساده کننده انجام شده، همخوانی مناسبی با هم دارند. نتایج تحلیل های دینامیکی بدست آمده از روش عددی با نتایج روش های تحلیلی موجود، اختلاف بیشتری از خود نشان می دهند. در تحلیل های استاتیکی، چون که ایجاد پوشش بلافاصله بعد از حفاری انجام می گیرد تغییر شکلهای بزرگ بروز نکرده و تعریف مدل موهر کولمب تاثیر زیادی در نیروهای القاء شده ندارد. اما مدل الاستو پلاستیک موهر کولمب، نتایج تحلیل دینامیکی را تحت تاثیر قرار داده و از آنجا که این مدل به واقعیت نزدیک تر است، نتایج تحلیل عددی دینامیکی قابل اعتمادتر خواهد بود. در ادامه نتایج نهایی نیروها و لنگرهای ایجاد شده در پوشش، بدست آمده از تحلیل‏ های عددی مقاطع انتخاب شده در طول مسیر تحت بارگذاری‏های استاتیکی و دینامیکی آورده شده‏است. از آنجا که بعضی از این مقاطع در موقعیت شدیدترین زلزله های محتمل قرار دارند، می توان گفت که بحرانی ترین حالت بارگذاری لرزه ای در طول مسیر پروژه نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

اساتید راهنما و مشاور

توحید اخلاقی، غلام مرادی