بررسی وضعیت پایداری تونل ها و سایر سازه های زیرزمینی در اثر بارهای لرزه ای

فصل اول:کلیات تحقیق

۱-۱- بیان مساله

با توجه به توسعه روز افزون مناطق شهری و به تبع آن افزایش نیازهای حمل و نقل درون شهری، در سال های اخیر حمل و نقل زیرزمینی مورد توجه خاصی قرار گرفته است. تونل های حفرشده برای حمل و نقل می­تواند برای عبور مترو، اتوبوس های حمل و نقل عمومی و یا خودروهای شخصی مورد استفاده قرار گیرد. احداث تونل­ها به دو صورت تکی و یا دوقلو می­تواند صورت گیرد. یعنی در بسیاری از مواقع لازم است به جای یک تونل با عرض زیاد دو تونل با عرض کمتر در فاصله کمی از هم حفاری شود.در مورد مقایسه عملکرد لرزه­ای تونل های تکی و دوقلو مطالعات کمتری انجام شده است. مهمترین تحقیقاتی که بر روی مقایسه لرزه­ای تونل­های تکی با دوقلو انجام شده مطالعات عددی بوده است. این مطالعات با استفاده از نرم افزار­های مدل­سازی عددی اجزا محدود و یا تفاضل محدود نوشته شده اند انجام گرفته است. از جمله این بررسی­ها می­توان به آنالیز اجزا محدود ۲ بعدی انجام شده با FLAC که توسط نادر قاسم­پور و مجید کیانی و نیز آنالیز اجزا محدود که محمدرضا مؤمن­زاده، محمدرضا منصوری و آرمین عظیمی با استفاده از نرم افزار ABAQUS انجام داده اند اشاره کرد.

۱-۲- ضرورت تحقیق

امروزه به دلیل نیاز روز افزون به استفاده از فضاهای زیرزمینی شهری، ضرورت بررسی این سازه­ها در برابر زلزله بیش از پیش احساس می­شود.  با توجه به اینکه سازه هایی با مقطع مستدیر ساخته می­شوند، تغییر شکل ها و تنش های ایجاد شده در زمین ناشی از زلزله، با تغییر عمق تغییرات بسیار زیادی داشته و در نهایت شرایط پیچیده تری را فراهم می­آورند. طراحی تسهیلات زیرزمینی در برابر زلزله نسبت به طراحی لرزه ای سازه های سطحی دارای جنبه های بسیار متفاوت می باشد. نیروی زلزله وارد بر سازه های سطحی متعارف، اصولاً ناشی از اثرات اینرسی بر سازه می باشد ولی در سازه های زیر زمینی روی تغییر شکل زمین و اندرکنش آن با سازه با تأکید روی تغییرمکان تمرکز دارد. نکته مسئله­ساز اینجاست که تا کنون در مورد مقایسه عملکرد لرزه ای تونل های تکی با دوقلو با مقطع مستدیر مطالعات کمتری صورت گرفته است و تعداد کمی از پارامترهای تأثیرگذار در بحث مقایسه عملکرد لرزه ای تونل های تکی و دوقلو با مقطع مستدیر مورد بررسی قرار گرفته است و کاستی های چشمگیری در این زمینه مشاهده می­شود.

 ۱-۳- نوآوری تحقیق

از موارد قابل توجه درباره پاسخ لرزه ای سازه های زیر زمینی در نظرگیری پارامترهای مختلف     مؤثر بر این پدیده نظیر خواص ژئوتکنیکی و عمق قرار­گیری تونل می­باشد. با توجه به اینکه مطالعات اندکی بر روی تأثیر پارامترهای مورد اشاره بر روی پاسخ سازه­های زیرزمینی بزرگ با مقطع مستدیر صورت گرفته است این نیاز احساس می­گردد تا با در نظر­گیری این پارامترها تصور تقریباً روشنی از رفتار سازه­های زیرزمینی در مواقع رخداد زلزله و پس از آن داشته باشیم.

۱-۴- اهداف تحقیق       

بررسی وضعیت پایداری تونل ها و سایر سازه­های زیرزمینی در اثر بارهای لرزه ای، یکی از     مسائل ویژه ای است که باید به آن دقت ویژه ای شود. در این تحقیق با استفاده از روش مدل سازی اجزا محدود، خاک و تونل را در نرم افزار PLAXIS مدل سازی کرده تا مقایسه ای بین نیروهای بوجود آمده روی پوشش تونل های تکی و دوقلو در برابر بارهای لرزه ای انجام می دهیم تا برآوردی از نیروها و تغییر شکل های ایجاد شده در حین طراحی داشته باشیم.