تحلیل لرزه‌ای تونل‌های مستطیلی ساخته شده به روش حفر و پوش، اندرکنش تونل و زمین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی(گروه عمران)، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 دانشکده فنی (گروه عمران)، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

یکی از روش‌های حفر و ساخت تونل، روش حفر و پوش است که در آن حفاری از سطح زمین شروع و بعد در عمق مورد نظر کف، دیواره‌ها و سقف بتنی تونل ساخته می‌شود. در این روش خاص، مقطع تونل دیگر دایروی نیست و مستطیلی می‌شود. هدف این مقاله به طور ویژه تحلیل لرزه‌ای تونل‌های مستطیلی است. برای یک شتابنگاشت خاص، هندسه تونل، عمق روباره و شرایط زمین، سه دسته عوامل تأثیر گذار بر روی رفتار دینامیکی تونل‌ها می‌باشند. بدین منظور و با کمک روش عددی، مدل‌هایی دوبعدی از این نوع تونل‌ها در شرایط کرنش مسطح ساخته و تحلیل شدند. مطابق با نتایج، بیشینه نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل و تمرکز تنش، در گوشه‌های مقطع تونل مستطیلی ایجاد می‌شوند. در حالت لرزه‌ای، نیروهای داخلی ایجاد شده در پوشش تونل نسبت به حالت استاتیکی تا چندین برابر افزایش می‌یابد. همچنین در این وضعیت، پروفیل نشست سطحی زمین نامتقارن شده و مقدار نشست نسبت به حالت استاتیکی افزایش می‌یابد. در تونل‌های با عرض زیاد در صورتیکه در مدل‌های دو بعدی، یک ستون در وسط قرار داده شود، نسبت به تونل تک دهانه با ابعاد یکسان، نشست زمین، لنگر خمشی و نیروی برشی کمتر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Seismic Analysis of Rectangular Tunnels (Cut and Cover Method), Soil- Structure Interaction

نویسندگان [English]

  • A. Lakirouhani 1
  • Sh. alioskooyi 2
1 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

One of tunneling methods is cut and cover method, in which the excavation start from the ground surface and deep in the ground, then a concrete box is made as a tunnel. Thus in this method, the cross section of the tunnel is not circular but rectangular. The aim of this paper is seismic analysis of rectangular tunnels. For a special accelerogram, tunnel geometry, depth of overburden and ground conditions, are the three main factors affecting the dynamic behavior of the tunnels. By numerical methods, and by assuming the plane strain condition, models of this type of tunnels were analyzed. According to the results, the maximum internal forces that are generated in the tunnel lining and the stress concentration are at the corners of the cross section of rectangular tunnel. In seismic mode, the internal forces of concrete lining are several times of static mode. In this situation, the ground surface settlement profiles are asymmetric and the settlement is greater than the static mode. In tunnels with large width, in 2D cases, if a column be placed in the middle of span, the ground settlement, bending moment and shear forces is decreased in comparison with 1 span tunnel with the same dimension

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Analysis
  • Cut and Cover Method
  • Rectangular tunnel
  • Surface Settlement of the Ground
  • Numerical Analysis

مراجع

[1] S., Valioskooyi, A., Lakirouhani, Analytical and Numerical Solution of Tunnel Linings under Seismic Loading and Investigation about Parameters that Affecting on it (Case Study, Bangkok Subway Tunnel, The 1st Iranian Conference on Geotechnical Engineering,University of Mohaghegh Ardabili, 2013.
[2] A., Bobet; Drained and Undrained Response of Deep Tunnels Subjected to Far–field Shear Loading, Tunnelling and Underground Technology, Vol. 25, No. 1, pp. 21‑31,2010.
[3] B. M., Das; Principle of Soil Dynamics, Southern Illinois University, Carbondale, 1993.
[4] Y. M. A., Hashash; J. J., Hook; B., Schmidt; J. I., Yao;Seismic Design and Analysis of Underground Structures,Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 16,No. 4, pp. 247‑293, 2001.
[5] A., Hendron; G., Fernandez; Dynamic and Static Design Considerations for Underground Chambers, Seismic Design of Embankments and Caverns, American Society of Civil Engineers, 1983.
[6] H., Huo; A., Bobet; G., Fernandez; J., Ramirez; Analytical Solution for Deep Rectangular Structures Subjected to Far-field Shear Stresses, Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 21, No. 6, pp. 613‑625, 2006.
[7] ITASCA, FLAC2D Version 5; Fast Lagrangian Analysis of Continua in 2 Dimensions, ITASCA Consulting Group Inc., 2005.
[8] S. L., Kramer; Geotechnical Earthquake Engineering,Prentice Hall, Upper Saddle River, 1996.
[9] J. L., Merritt; J. E., Monsees; A. J., Hendron; Seismic Design of Underground Structures, Proceedings of the 1985 Rapid Excavation Tunneling Conference, Vol. 1,pp. 104‑131, 1985.
[10] J., Penzien; C., Wu; Stresses in Linings of Bored Tunnels, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 27, No. 3, pp. 283‑300, 1998.
[11] J., Penzien; Seismically-induced Racking of Tunnel Linings, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 29, No. 5, pp. 683‑691, 2000.
[12] J. N., Wang; Seismic Design of Tunnels: A State of the Art, Approach, Monograph, Monograph 7, Parsons, Brinckerhoff, Quade and Douglas Inc., New York, 1993.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 49، شماره 1
خرداد 1396
صفحه 149-164

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار