مقایسه تاثیر مدل سازی دو بعدی و سه بعدی بر پاسخ لرزه ای تونل در توده سنگ های درزه دار به روش شبه استاتیک

در دو دهه اخیر، ساخت فضاهای زیرزمینی در جهان رشد فزاینده ای داشته است. توجه به این نکته ضروری است که پایداری نسبی این سازه ها در برابر بارهای لرزه ای دلیلی بر کم اهمیت بودن این مسیله نیست. امروزه اکثر تحلیل های لرزه ای صورت گرفته به دلیل سهولت با کمک روش های عددی دوبعدی انجام می شود اما تحلیل سه بعدی تونل، به ویژه در سنگ های درزه دار به جهت انتخاب سیستم نگهداری دقیق تر، در بعضی از پروژه ها می تواند یک گام اساسی در اجرای موفق و بهینه پروژه های تونل سازی و پایدارسازی توده سنگ اطراف تونل باشد. البته در برخی موارد دیگر، تحلیل دوبعدی کفایت می کند. ازاین رو در این پژوهش به مقایسه تحلیل دوبعدی و سه بعدی تونل در حالت استاتیکی و لرزه ای (با کمک روش شبه استاتیکی) پرداخته شده است. در این مقاله ابتدا توده سنگ بدون درزه در حالت استاتیکی و لرزه ای مدل سازی می شود. سپس مرحله به مرحله با ضعیف تر کردن توده سنگ، جابه جایی های اطراف تونل در حالت دوبعدی و سه بعدی در هر دو تحلیل استاتیکی و لرزه ای مورد مقایسه قرار می گیرد. همچنین در ادامه برای سه نوع مدول یانگ متفاوت، تحلیل های دوبعدی و سه بعدی انجام شده است. نتایج نشان می دهد که در توده سنگ سخت و بدون درزه، عمدتا نتایج حاصل از تحلیل های دوبعدی بزرگ تر است؛ اما با افزایش درزه ها در توده سنگ، تغییر مکان های حاصل از تحلیل سه بعدی بیشتر از تحلیل دوبعدی است. اختلاف نتایج در تحلیل لرزه ای نسبت به تحلیل استاتیکی شدت می یابد. به طور مثال در توده سنگ با سه درزه افقی ماکزیمم تغییر مکان در اطراف تونل در حالت دوبعدی 5/1 میلی متر و در حالت سه بعدی 04/5 میلی متر است و در حالت استاتیکی این مقادیر به ترتیب 75/1 و 18/2 است. همچنین مشاهده می شود در تونل های عمیق، جهت شیب درزه و همچنین جهت اعمال شتاب به مدل، پارامترهای تاثیرگذار بر تغییر مکان های اطراف تونل محسوب نمی شوند. در آخر با یک مطالعه موردی مدل سازی و نتایج صحت سنجی می شود.