تحلیل عددی پاسخ لرزه‌ای تونل زیرزمینی مترو تبریز

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

دانشگاه تبریز

چکیده

در این مقاله شبیه‌سازی عددی و تحلیل تونل خط 2 مترو تبریز، واقع در ناحیه با فعالیت لرزه‌ای بالا، تحت تحریکات زلزله‌های مختلف بررسی شده است. تحلیل‌های دینامیکی تاریخچه زمانی سیستم به هم بسته خاک-تونل با استفاده از نرم‌افزار FLAC2D انجام شده‌اند. رفتار غیرخطی خاک و اندرکنش خاک و سازه با در نظر گرفتن مشخصات مربوط به تونل زیرزمینی مدل شده است. عملکرد لرزه‌ای مدل به‌وسیله مدل رفتاری UBCHYST برای خاک ارزیابی گردیده است. این مدل رفتار سیکلی غیرخطی شامل کاهش مدول برشی با کرنش برشی و نسبت میرایی وابسته به کرنش می‌باشد. پارامترهای مدل UBCHYST به‌وسیله مقایسه منحنی‌های کاهش مدول و میرایی حاصل از شبیه‌سازی مدل با منحنی‌های دارندلی کالیبره شده و سپس مدل تحت زلزله‌هایی با ماکزیمم شتاب زمین و فرکانس‌های غالب مختلف قرار گرفت. نتایج تحلیل‌های دینامیکی برحسب جابه‌جایی، تنش مؤثر و نیروهای داخلی در طی زلزله ارائه شده است. بر اساس تحلیل‌ها، افزایش ماکزیمم شتاب زمین و ماکزیمم جابه‌جایی افقی منجر به افزایش نیروهای داخلی دینامیکی در پوشش تونل، افزایش نشست دائمی خاک و کاهش تنش مؤثر در خاک می‌شود. به‌علاوه، پس از هر زلزله مقادیر باقیمانده قابل‌توجهی برای لنگر خمشی دینامیکی در پوشش تونل در اثر کرنش‌های تجمعی مشاهده شد درصورتی‌که مقادیر باقیمانده پس از زلزله برای نیروهای محوری در پوشش تونل کوچک‌تر است.

کلیدواژه‌ها


Hashash, Y.M.A., Hook, J.J., Schmidt, B. and Yao, J.I-C. (2001) Seismic design and analysis of underground structures. Journal of Tunnelling and Underground Space Technology, 16, 247-293.
Hamada, M., Isoyama, R. and Wakamatsu, K. (1996) Liquefaction induced ground displacement and its related damage to lifeline facilities, Journal of Soils Foundations, 36, 81-97.
Koseki, J., Matsuo, O., Ninomiya, Y., and Yoshida, T. (1997) Uplift of Sewer manholes during the 1993 Kushiro-oki earthquake. Journal of Soils Foundations, 37, 109-121.
O’Rourke, T.D., Stewart, H.E., Gowdy, T.E., and Pease, J.W. (1991) Lifeline and geotechnical aspects of the 1989 Loma Prieta Earthquake. Second International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamic, University of Missouri-Rolla, Rolla, US, 1601-1612.
Wang, L.R.L., Shim, J.S., Ishibashi, I. and Wang, Y. (1990) Dynamic responses of buried pipelines during a liquefaction process. Journal of Soil Dynamic Earthquake Engineering, 9, 44-50.
Ling, H.I., Mohri, Y., Kawabati, T., Liu, H., Burke, C., and Sun, L. (2003) Centrifugal modeling of seismic behavior of large-diameter pipe in liquefiable soil, Journal of Geotechnical Geoenvironmental Engineering, ASCE, 129, 1092-1101.
Schmidt, B. and Hashash, Y.S.T. (1998) US immersed tube retrofit. Tunnels & Tunneling International, 30(11), 22-24.
Chou, H.S., Yang, C.Y., Hsieh, B., and Chang, S.S. (2001) A study of liquefaction related damages on shield tunnels. Journal of Tunneling and Underground Space Technology, 16, 185-193.
Ohshima, Y. and Watanabe, H. (1994) An elasto-plastic dynamic response analysis of underground structure-soil composite based upon the 3-D finite element method. Journal of Structural Eng./Earthquake Eng., 11(2), 103s-114s.
Stamos, A.A. and Beskos, D.E. (1995) Dynamic analysis of large 3-D underground structures by the bem. Journal of Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 24, 917-934.
Pakbaz, M. and Yarvand, A. (2005) 2-D analysis of circular tunnel against earthquake loading. Tunnelling and Underground Space Technology, 20, 411-417.
Sedarat, H., Kozak, A., Hashash, Y., Shamsabadi, A., and Krimotat, A. (2009) Contact interface in seismic analysis of circular tunnels. Tunnelling and Underground Space Technology, 24, 482-490.
Lanzano, G., Bilotta, E., Russo, G., Silvestri, F. and Madabhushi, S.P.G. (2012) Centrifuge modelling of seismic loading on tunnels in sand. Geotechnical Testing Journal, 35(6), 854-869.
Abdel-Motaal, M.A., El-Nahhas, F.M., and Khiry, A.T. (2014) Mutual seismic interaction between tunnels and the surrounding granular soil, HBRC Journal, 10, 265-278.
Baziar, M.H., Rabeti Moghadam, M., Kim, D.S., and Wook Choo, Y. (2014) Effect of underground tunnel on the ground surface acceleration. Journal of Tunnelling and Underground Space Technology, 44, 10-22.
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.
Alielahi, H. and Adampira, M. (2016) Site-specific response spectra for seismic motions in half-plane with shallow cavities. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 80, 163-167.
Alielahi, H. and Adampira, M. (2016) Effect of twin-parallel tunnels on seismic ground response due to vertically in-plane waves. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 85, 67-83.
Tsinidis, G., Pitilakis, K., and Madabhushi, G. (2016) On the dynamic response of square tunnels in sand. Engineering Structures, 125, 419-437.
Katebi, H., Rezaei, A.H., Hajialilue-Bonab, M. and Tarifard, A. (2015) Assessment the influence of ground stratification, tunnel and surface buildings specifications on shield tunnel lining loads (by FEM). Journal of Tunnelling and Underground Space Technology, 49, 67-78.
Naesgaard, E., Byrne, P.M., and Amini, A. (2015) Manual of Hysteric Model for Non-Liquefiable Soils (UBCHYST5d).
Report of Geophysical and Geotechnical Investigations for Tabriz Urban Railway Line 2 Project (2009) Tabriz Urban Railway Organization (in Persian).
Itasca Consulting Group, Inc. (2012) FLAC: Fast Lagrangian Analysis of Continua, version 7.0, Minneapolis, Minnesota, US.
Guglielmetti, V., Grasso, P., Mahtab, A. and Xu, S. (2007) Mechanized Tunnelling in Urban Areas: Design methodology and construction control. Taylor & Francis Group, London, UK.
Koyama, Y. (2003) Present status and technology of shield tunneling method in Japan. Journal of Tunnelling and Underground Space Technology, 18, 145-159.
Geraili Mikola, R. (2012) Seismic Earth Pressures on Retaining Structures and Basement Walls in Cohesionless Soils, PhD Thesis, University of California, Berkeley, US.
Itasca Consulting Group (2012) FLAC-Fast Lagrangian Analysis of Continua. User’s Manual Version 7.0, Minneapolis, US, 2012.
Darendeli, M.B. (2001) Development of a New Family of Normalized Modulus Reduction and Material Damping Curves, PhD Thesis, the University of Texas at Austin, US.
Naesgaard, E. (2011) A Hybrid Effective Stress–Total Stress Procedure for Analyzing Soil Embankments Subjected To Potential Liquefaction and Flow. PhD Thesis, University of British Columbia, Canada.
Callisto, L., Rampello, S., and Viggiani, G.M. (2013) Soil–structure interaction for the seismic design of the Messina Strait bridge. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 52, 103-115.
Jones, K.C. (2013) Dynamic Soil-Structure-Soil-Interaction Analysis of Structures in Dense Urban Environments. PhD Thesis, University of California, Berkeley, US.
ACI (2015) Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, ACI 318M-14. American Concrete Institute (ACI) Committee 318.