بررسی پاسخ لرزه‌ای سطح زمین در حضور تونل، مطالعه موردی خط 7 متروی تهران

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، ایران و پژوهشگر مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

2 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

چکیده

امروزه با توجه به توسعه محیط‌های شهری و افزایش روزافزون جمعیت و مشکلات ترافیکی شهرهای بزرگ، همواره ساخت فضاهای زیرزمینی به‌عنوان یک راهکار مدنظر می‌باشد. در این تحقیق تلاش شده تا مخاطرات ناشی از ساخت این فضاها و تأثیر آن بر سطح زمین در حین زلزله مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور خط 7 مترو تهران با توجه به عبور از مجاورت مناطق مسکونی و آبرفت‌های مختلف، در مناطق بحرانی به‌عنوان مطالعه موردی انتخاب گردیده است. اندرکنش دینامیکی تونل با سطح زمین به روش عددی و نرم‌افزار تفاضل محدود تحت محرک‌های ورودی مختلف انجام گردیده است. تحلیل‌ها در دو حالت حوزه پاسخ آزاد زمین و نیز حوزه تونل انجام گردیده است. مدل‌سازی برای سه حالت مختلف از شرایط بستر و نیز هفت روباره مختلف تحت چهار زلزله با محتوای فرکانسی متفاوت انجام شده است. مدل عددی صحت‌سنجی شده و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. تحلیل‌ها نشان می‌دهد که همواره در بحرانی‌ترین حالت، حضور تونل باعث افزایش 33 درصدی مقادیر شتاب در سطح زمین می‌گردد. این افزایش مقادیر می‌تواند شتاب مبنای طراحی ساختمان‌ها را از g35/. به g 46/0 تغییر دهد. همچنین بیشترین تأثیر حضور تونل بر مقادیر شتاب سطح در فاصله D5/0 تا D5/1 از محور تونل می‌باشد که در این محدوده نیز در مسیر خط 7 مترو ساختمان‌های مسکونی قرار دارد. در تحلیل‌های با عمق دفن‌های مختلف نیز مشخص گردید که افزایش روباره تونل باعث افزایش شعاع تأثیر روی سطح زمین می‌شود، درصورتی‌که اثر افزایشی آن کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. ASCE (1974) Earthquake Damage Evaluation and Design Consideration for Underground Structure. American Society of Civil Enginieering, Los Angeles Section.
  2. Lee, V.W. and Trifunac, M.D. (1979) Response of tunnels to incident SH-waves. Journal of the Engineering Mechanics Division, 105, 643-659.
  3. Crichlow, J.M. (1982) The effect of underground structure on seismic motions of the ground surface. Geophysical Journal International, 70, 563-575.
  4. Manoogian, M.E. and Lee, V.W. (1996) Diffraction of SH-waves by subsurface inclusions of arbitrary shape. Journal of Engineering Mechanics, 122, 123-129.
  5. Yiouta-Mitra, P., Kouretzis, G., Bouckovalas, G. Sofianos. (2007) Effect of underground structures in earthquake resistant design of surface structures. M.D. Mandar and P.K. Joseph, ASCE. 223, 1-10.
  6. Yu, C.W. and Dravinski, M. (2009) Scattering of plane harmonic P, SV or Rayleigh waves by a completely embedded corrugated cavity. Geophysical Journal International, 178, 479-487.
  7. Cilingir, U. and Gopal Madabhushi, S. (2011) A model study on the effects of input motion on the seismic behaviour of tunnels. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 31, 452-462.
  8. Abuhajar, O., El Naggar, H., and Newson, T. (2011) Effects of underground structures on amplification of seismic motion for sand with varying density. 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering and 64th Canadian Geotechnical Conference, Toronto, Ontario, Canada.
  9. Abuhajar, O., El Naggar, H., and Newson, T. (2015) Experimental and numerical investigations of the effect of buried box culverts on earthquake excitation. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 79, 130-148.
  10. Besharat, V., Davoodi, M., and Jafari, M.K. (2014) Variations in Ground Surface Responses Under Different Seismic Input Motions Due the Presence of a Tunnel. Arabian Journal for Science and Engineering, 39, 6927-6941.
  11. Besharat, V., Davoodi, M., and Jafari, M.K. (2012) Effect of underground structures on free-field ground motion during earthquakes. 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
  12. Panji, M., Kamalian, M., Marnani, J.A., and Jafari, M.K. (2013) Transient analysis of wave propagation problems by half-plane BEM. Geophysical Journal International, 194, 1849-1865.
  13. Panji, M., Kamalian, M., Asgari Marnani, J., and Jafari, M.K. (2014) Antiplane seismic response from semi-sine shaped valley above embedded truncated circular cavity: a time-domain half-plane BEM. International Journal of Civil Engineering, Transaction B: Geotechnical Engineering, 12, 193-206.
  14. Alielahi, H., Kamalian, M., Asgari Marnani, J., Jafari, M.K., and Panji, M. (2013) Applying a time-domain boundary element method for study of seismic ground response in the vicinity of embedded cylindrical cavity. Int. J. Civil Eng., 11, 45-54.
  15. Alielahi, H., Kamalian, M., and Adampira, M. (2015) Seismic ground amplification by unlined tunnels subjected to vertically propagating SV and P waves using BEM. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 71, 63-79.
  16. Alielahi, H. and Ramezani, M.S. (2016) Seismic Site amplification pattern caused by underground box-shaped structures. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, 3, 55-71 (in persian).
  17. Alielahi, H. and Adampira, M. (2016) Seismic effects of two-dimensional subsurface cavity on the ground motion by BEM: amplification patterns and engineering applications. International Journal of Civil Engineering, 14, 233-251.
  18. Baziar, M.H., Moghadam, M.R., Kim, D.S., and Choo, Y.W. (2014) Effect of underground tunnel on the ground surface acceleration. Tunnelling and Underground Space Technology, 44, 10-22.
  19. Baziar, M.H., Ghalandarzadeh, A., and Moghadam, M.R. (1394) Tehran subway tunnel effect on the seismic response of the ground surface with linear soil behavior: an experimental and numerical study. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, 3, 15-36.
  20. Itasca, F. (2005) Fast Lagrangian Analysis of Continua, User’s Manual. Minneapolis. Itasca Consulting Group.
  21. Lysmer, J. and Kuhlemeyer, R. (1969) Finite dynamic model for infinite media. Journal of the Engineering Mechanics Division, 95(4), 859-877.
  22. Cundall, P. (2011) Explicit finite-difference method in geomechanics. Numerical Methods in Geomechanics, ASCE, 132-150.
  23. Seed, H.B. and Idriss, I.M. (1969) Influence of Soil Conditions on Ground Motions during Earthquakes. University of California, Institute of Transportation and Traffic Engineering, Soil Mechanics Laboratory.
  24. Cao, J., and Hunag, M.S. (2010) Centrifuge tests on the seismic behavior of Tunnel. International Conference on Physical Modeling in Geotechnics, Taylor and Francis group, Zurich, Sweitzerland, 537-542.
  25. University of California PEER Strong Motion Database.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 08 دی 1395
  • تاریخ بازنگری: 06 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش: 06 دی 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار