وبلاگ

كشور ایران به عنوان یكی از مناطق زلزله خیز جهان همواره در طی سالیان گذشته در معرض زلزله های ویران كننده ای قرار داشته است. شرایط طبیعی و زمین شناسی ایران از نقطه نظر وقوع زلزله به طورجدی در دستوركار مهندسین و برنامه ریزان قرار گرفته است. با توجه به اینكه تونل های بسیاری در مناطق زلزله خیز احداث شده و یا در دست ساخت قرار دارند، طراحی ایمن آنها در برابر زلزله از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخوردار است. بررسی دقیق پایداری لرزه ای تونلها از مسائل پیچیده در حوزه سازه ها است. تنوع خواص دینامیكی بدنه تونل و گوناگونی جنس و ضخامت خاک كه می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله نقش اساسی داشته باشند، وجود یا عدم وجود گسل فعال در محدوده محور تونل، ویژگی های زلزله مانند فاصله مركز زلزله تا تونل، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به تونل و محتوی فركانسی امواج، همه از عواملی هستند كه درپاسخ دینامیكی تونل نقش به سزایی دارند.
به طور كلی تونلها، سازه هایی سه بعدی، عظیم، نا همگن، غیرایزوتروپ و غیر ارتجاعی هستند كه در اندر كنش با شالوده و آب مخزن می باشند. مدلهای عددی كه بتوانند تمام عوامل فوق را در نظر بگیرند از پیچیدگی زیادی برخوردار خواهند بود. بسته به اینكه كدام یک از شرایط فوق به طور مشخص حاكم بر مسئله باشد مدل می تواند آن پارامتر را ملحوظ نموده و به منظور یافتن رفتار واقعی تر تونل آنها را در نظر بگیرد. در سالهای اخیر پیشرفتهای صورت گرفته در هر دو زمینه نرم افزار و سخت افزار كامپیوتر بسیاری از این مشكلات را خصوصا در زمینه مدل كردن هندسه سه بعدی بدنه تونلها و رفتار غیر خطی و غیر ارتجاعی خاك قابل حل نموده است. به همین نسبت پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه روش های آزمایشگاهی و صحرایی در ارزیابی خواص دینامیكی مصالح تونل و نتایج حاصل از آزمایش های ارتعاش اجباری تونلها و ثبت پاسخ تونلها در برابر زلزله های واقعی در جهت تصحیح و اعتبار بخشیدن به روش های عددی و تحلیلی بسیار موثر بوده است.

 
1-2 بیان مسئله
با توجه به دامنه كاربرد تونلها در كشور لرزه خیز ایران، تحلیل دینامیكی این گونه تونلها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش های مختلفی تاكنون برای پیش بینی رفتار انواع مختلف تونلها توصیه و بكار رفته است. روش شبه استاتیكی كه بر مبنای تحلیلهای تعادل حدی قرار گرفته است، هر چند با كاربرد آسان و فرضیات ساده ایمنی تونل را ارائه می دهد، اما در كنار این مزایا روش شبه استاتیكی، بعضاً می تواند به نتایج بسیار بدبینانه نسبت به پایداری لرزه ای سازه منجر شود كه خود به ارائه طرحی غیراقتصادی ختم می گردد.
امروزه با پیشرفت روزافزون و فراگیرشدن كامپیوتر، استفاده از روش های عددی در تحلیل و طراحی تونلها در مقابل زلزله بمراتب از گذشته بیشتر شده است. انتخاب مدل رفتاری مناسب مهمترین فاكتور در آنالیز با روش های اجزای محدود یا تفاضل محدود تونلها، برای مدل كردن رفتار تنش  كرنش پوشش می باشد. به دلیل اینكه رفتار خاك الاستیک خطی نیست، استفاده از چنین مدلهایی می تواند به نتایج غیرایمن و غیر اقتصادی منجر شود. همچنین در حین ساخت تونل و بعد از آن مسیرهای مختلفی از تنش همراه با دوران جهت تنشهای اصلی در خاكریز رخ می دهند كه در نتیجه مدلهای الاستیک غیرخطی نیز قادر به در نظر گرفتن وابستگی رفتار به مسیر تنش كه در اثر رفتار غیرارتجاعی خاك حادث می شود، نمی باشند. در همین راستا سعی می شود در این تحقیق پاسخ دینامیكی تونلها با بهره گرفتن از مدلهای الاستوپلاستیک تحلیل شود. نرم افزار اصلی مورد استفاده PLAXIS V8.5 می باشد كه در حال حاضر بصورت گسترده ای در مسائل مكانیک خاك مورد استفاده قرار می گیرد.
 
1-3 هدف از تحقیق
تونلها از جمله سازه های ژئوتكنیكی هستند كه گسیختگی در آنها می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری گردد، از اینرو در طراحی آنها لازم است تمام كنترلها و حساسیتهای لازم بعمل آید. یكی از این موارد، كنترل پایداری تونل در طول زلزله و بعد از آن میباشد. بررسی دقیق پایداری تونلها در برابر زلزله از پیچیده ترین مسایل در حوزه سازه ها است. علت این مسئله این است كه مجموعه معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مسئله بسیار متنوع و متفاوت است. با توجه به وسعت كاربرد تونلها و همچنین لرزه خیزی كشور ایران، برآورد ایمنی لرزه ای تونلها نقش ارزنده ای دارد.
 
1-4- متدلوژی تحقیق
در این تحقیق پاسخ غیر خطی پوشش تونل های حفاری شده با دستگاه TBM در برابر زلزله با بهره گرفتن از مدل موهر-کلمب كه یک مدل الاستوپلاستیک می باشد، بدست می آید. با بهره گرفتن از این روش پاسخ دو بعدی تونل در حالت کرنشهای صفحه­ای در برابر زلزله محاسبه می شود. برای انجام تحلیل ها از روش اجزاء محدود (F.E.M) و با بهره گرفتن از نرم افزار PLAXIS 8.5 Professional استفاده خواهد شد. در این نرم افزار معادلات دینامیكی حركت با انتگرال گیری به روش نیومارك حل می شود. برای انجام مطالعات موردی از اطلاعات موجود در راهنمای نرم­افزار برای هندسه تونل و نوع و مشخصات مصالح آن استفاده می شود.