ارزیابی پاسخ دینامیکی تونل‌ها تحت اثر انفجار سطحی؛ مطالعه موردی: خط 7 مترو تهران

داودی, محمد; بغدادی, جمشید; جلیلی, جواد

doi:10.48303/bese.2022.140739.0

ارزیابی پاسخ دینامیکی تونل‌ها تحت اثر انفجار سطحی؛ مطالعه موردی: خط 7 مترو تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، پژوهشکده مهندسی ژئوتکنیک، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

² همکار پژوهشی، پژوهشکده مهندسی ژئوتکنیک، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

³ استادیار، پژوهشکده مهندسی ژئوتکنیک، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

10.48303/bese.2022.140739.0

چکیده

با توجه به گسترش روزافزون احداث تونل های مترو در سیستم های حمل‌ونقل شهری، ایمن نگاه داشتن این‌گونه سازه ها در برابر مخاطرات غیر طبیعی مانند انفجارهای بزرگ امری ضروری محسوب می گردد. به همین دلیل شبیه‌سازی و درک پاسخ دینامیکی این‌گونه مسائل از مفاهیم بسیار مهم در مهندسی پدافند غیرعامل به شمار می‌رود. در این راستا استفاده از روش‌های شبیه‌سازی عددی شیوهای مناسب و ارزان برای تحلیل و مطالعه این دسته از مسائل می باشد. در مطالعه حاضر، تونل خط هفت مترو تهران به همراه توده خاک لایه‌بندی شده که تحت اثر انفجار سطحی خیلی بزرگ قرار دارد، توسط نرم‌افزار عددی المان محدود PLAXIS مدل‌سازی شده است. بارگذاری ناشی از انفجار توسط آیین‌نامه UFC محاسبه شده و محتوای فرکانسی سیگنال مربوطه توسط تبدیل فوریه به دست آمده است و سپس پاسخ تونل تحت اثر این بارگذاری به‌صورت پارامتریک بررسی و تنش های ایجاد شده در تاج و کف تونل محاسبه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهند که میرایی و نسبت پوآسون در بین پارامترهای مورد بررسی، به‌ترتیب بیشترین و کمترین تأثیر را بر روی پاسخ تونل در برابر بارگذاری انفجاری دارند. همچنین ممکن است، تأثیر پارامترها در هر لایه بر روی پاسخ تونل متفاوت باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی ژئوتکنیک

مراجع

DoD, U. (2008) Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions. US DoD, Washington, DC, USA. UFC 3-340-02.
Chen, H., et al. (2013) Dynamic responses of underground arch structures subjected to conventional blast loads: Curvature effects. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 13(3), 322-333.
De, A., Zimmie, T.F., and Vamos, K.E. (2005) Centrifuge experiments to study surface blast effects on underground pipelines. ASCE. 362-370, De, A., Numerical simulation of surface explosions over dry, cohesionless soil. Computers and Geotechnics, 43, 72-79.
De, A. (2012) Numerical simulation of surface explosions over dry, cohesionless soil. Computers and Geotechnics, 43, 72-79.
Wang, Z.L., Li, Y.-C., and Wang, J. (2006) Study of stress waves in geomedia and effect of a soil cover layer on wave attenuation using a 1-D finite-difference method. Computers and Geosciences, 32(10), 1535-1543.
Wang, Z.-l., et al. (2007) A study of tensile damage and attenuation effect of perforated concrete defense layer on stress waves. Engineering Structures, 29(6), 1025-1033.
Wang, Z., Konietzky, H., and Shen, R. (2010) Analytical and numerical study of P-wave attenuation in rock shelter layer. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30(1), 1-7.
Qazvinian, A. and Rahmati, Sh. (2011) The effect of air bombs on underground structures. Journal of Energetic Materials, VI(2).
De, A. (2012) Numerical simulation of surface explosions over dry, cohesionless soil. Computers and Geotechnics, 43, 72-79.
Jayasinghe, L.B., Thambiratnam, D.P., Perera, N., and Jayasooriya, J.H.A.R. (2013) Computer simulation of underground blast response of pile in saturated soil. Computers and Structures, 120, 86-95.
Shim, Hai-Shik (1996) Response of Piles in Saturated Soil under Blast Loading.
Olarewaju, A.J., Kameswara Rao, N., and Mannan, M.A. (2010) Response of underground pipes due to blast loads by simulation–an overview. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 15, 831-852.
Sangroya, R. and Choudhury, D. (2013) Stability analysis of soil slope subjected to blast induced vibrations using FLAC3D. ASCE, Reston, VA, 472-481.
Das, Braja (2010) Principles of Soil Dynamics. Cengage Learning, second edition.
Bangash, M.Y.H. and Bangash, T. (2005) Explosion-Resistant Buldings. Design, Analysis and Case Studies. Springer Berlin Heidelberg New York.
Kuhlemeyer, R.L. and Lysmer, J. (1973) Finite element method accuracy for wave propagation problems. Journal of Soil Mechanics & Foundations Div.
Olarewaju, A., Rao, N.K., and Mannan, M. (2011) Simulation and verification of blast load duration for studying the response of underground horizontal and vertical pipes using finite element method electronic. Journal of Geotechnical Engineering, 16, 785-796.
de Jong, D.J. (2009) Explosion Loads in Immersed Tunnels. Thesis for M.Sc. Degree, Delft University of Technology.
Ambrosini, D. and Luccioni, B. (2007) Craters Produced by Explosions above the Soil Surface.
Chopra, A.K. (1995) Dynamics of Structures. Prentice Hall New Jersey.
Oppnheim, A.V., Willsky, A.S., Nawab, S.H. (1937) Signals and Systems. 2^nd, Vol 1.
Hardin, B. (1992) The nature of damping in sands. Journal of Soil Mechanics and Foundations Division (SM5, Proc Paper 490).
Foinquinos, R. and Roësset, J.M. (2001) Elastic layered half-spaces subjected to dynamic surfaceloads. Wave Motion in Earthquake Engineering, 192.
Baghdadi, J. (Supervisors: Farrokhi, F., Davoodi, M., Advisor: Jalili, J.) (2015) Investigations About the Effect of Modifying Soil Dynamic Parameters on the Seismic Response of Underground Holes Subjected to Blast Loads. Master Thesis of Science in Geotechnical Engineering, Faculty of Engineering, Zanjan University.