-
تونل ها یکی از سازه های مهم عمرانی هستند که به عنوان یک شریان حیاتی مطرح می باشند. برخلاف تصور عمومی که اثر زلزله بر تونل ها و سازه های زیرزمینی را ناچیز می دانستند، موارد فراوانی در مطالعات محققین در سال های اخیر وجود دارد که اهمیت اثرات تخریبی زلزله را بر این نوع سازه ها نشان می دهد. به منظور بررسی دقیق تر خسارت وارده بر پوشش تونل لازم است رفتار غیرخطی مناسب در نظر گرفته شود، که این مورد کمتر در تحقیقات پژوهشگران دیده شده است. در این مقاله با بهره گیری از نرم افزار المان محدود ABAQUS6-11-1، در نظر گرفتن مدل غیرخطی دراگرپراگر اصلاح شده برای خاک و مدل غیرخطی آسیب پلاستیسیته بتن برای پوشش تونل، اثر پارامترهای هندسه پوشش تونل، ارتفاع روباره و نوع خاک پیرامون تونل در تعیین ماکزیمم نیروی محوری، لنگرخمشی، نیروی برشی و تغییر مکان افقی نقطه تاج پوشش تونل تحت دو رکورد زلزله حوزه نزدیک گسل با درنظر گرفتن مولفه قایم آن ها بررسی شده است. با بررسی های انجام گرفته مشخص شد که در نظر گرفتن مولفه قایم زلزله بیشترین اثر را در تشدید پاسخ ماکزیمم نیروی محوری دارد. همچنین با بررسی های انجام شده در این مقاله هر چه ارتفاع روباره خاک پیرامون تونل بیشتر، ابعاد هندسی پوشش بزرگ تر و خاک پیرامون تونل سخت تر باشد؛ مقادیر ماکزیمم نیروی محوری، لنگرخمشی و نیروی برشی افزایش و مقدار ماکزیمم تغییر شکل افقی نقطه تاج تونل کاهش می یابد. همچنین مقایسه ای بین توزیع و مقدار خسارت ایجاد شده در پوشش تونل ها در حالات مذکور انجام شده است، که بحرانی ترین سناریوی آسیب، مربوط به تونلی با هندسه کوچک تر، خاک پیرامون نرم تر و ارتفاع روباره کمتر است.
کلید واژگان: حوزه نزدیک گسل, هندسه تونل, ارتفاع روباره خاک, پاسخ لرزه ای, مولفه قائم زلزله, نوع خاک, خسارت پوشش تونل -
This paper aims to use pushover analysis for performance-based seismic assessment of linings of shallow tunnels constructed in soil that are subjected to vertical shear waves. Pushover analysis is a nonlinear static analysis that works base on pushing laterally 2D numerical nonlinear model of soil with tunnel statically. This analysis considers just ovaling/racking deformation of a lining and compared to the other existing seismic analysis approaches, it has the advantage of using directly a standard acceleration response spectrum as seismic demand. Initially in this paper, responses of a typical tunnel due to four earthquakes were calculated using pushover analysis. In continue, the approach of employing a typical standard acceleration response spectrum as seismic demand was presented using the building’s standard spectrum of FEMA 302 provisions. All the resultant performance points of pushover analyses were then evaluated by carrying out nonlinear dynamic time history analyses and the pushover method was verified. However, further studies are required to propose an acceptable response spectrum for the geotechnical nature of soil deposits containing shallow tunnels as their seismic demand.کلید واژگان: Dynamic Analysis, FEMA 302, Ovaling, Racking, Performance point, Pushover analysis, Shallow tunnel’s lining, Standard acceleration response spectrumاین مقاله قصد دارد که با استفاده از تحلیل بارافزون به تحلیل لرزه ای بر مبنای عملکرد پوشش تونل های کم عمقی که در خاک ساخته شده اند و تحت بارگذاری موج برشی قائم قرار گرفته اند بپردازد. تحلیل بارافزون یک تحلیل استاتیک غیرخطی است که بر اساس جابجا کردن جانبی مدل دو بعدی خاک و تونل عمل می کند. این تحلیل تنها مود تغییر شکل اعوجاج (رکینگ) مقطع عرضی پوشش تونل را ارزیابی می کند و نسبت به سایر روش های عددی تحلیل لرزه ای دارای مزیت استفاده از طیف شتاب پاسخ استاندارد نهشته ی خاکی به عنوان تقاضای لرزه ای می باشد. در ابتدا پاسخ یک تونل نمونه بر اثر چهار زلزله به طور جداگانه به وسیله تحلیل بارافزون محاسبه شد. در ادامه روش بکار گیری یک طیف استاندارد نمونه به عنوان تقاضا در تحلیل بارافزون بیان گردید که در آن از طیف استاندارد ساختمان فیما 302 استفاده شد. نتایج تحلیل بارافزون با انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفت و روش تحلیل بارافزون تایید شد. با این وجود برای بکار گیری این روش به مطالعات بیشتری جهت ارائه یک طیف استاندارد قابل قبول، که با طبیعت ژئوتکنیکی نهشته خاکی حاوی تونل کم عمق سازگاری داشته باشد، الزامی است.Keywords: تحلیل دینامیکی, فیما 302, رکینگ, تغییر شکل اعوجاجی, نقطه عملکرد, تحلیل بار افزون, پوشش تونل کم عمق, طیف شتاب پاسخ استاندارد
-
تاثیر گسلش در تونل ها، کمتر مورد مطالعه و پژوهش قرار گرفته است. افزایش نیاز به تونل و استفاده از روش حفاری تمام مکانیزه ی تونل
موجب شده است که برای پوشش تونل از پوشش های قطعه یی استفاده شود. گسلش یکی از تغییرشکل های بزرگ و دائمی زمین است، که می تواند خسارت هایی را به سازه های در معرض آن وارد کند. برخورد تونل ها با گسل به جهت خطی بودن آنها محتمل است. در نوشتار حاضر، ضمن معرفی مدل سازی پدیده ی گسلش زمین و تونل قطعه یی حفرشده در خاک، رفتار تونل های مذکور به طور کیفی در گسلش عادی و معکوس مقایسه شده است. برای این منظور از مدل سازی فیزیکی در سانتریفیوژ ژئوتکنیکی استفاده شده است. نتایج تعدادی از آزمایش های گسلش شیب لغز عادی و معکوس با تونل قطعه یی ارائه شده است. در گسلش عادی ریزش خاک به درون تونل به دلیل بازشدگی حلقه ها و ایجاد فروچاله در سطح زمین مشاهده شده است. در گسلش معکوس فقط تغییرات طولی در تونل و سطح زمین مشاهده شده است.کلید واژگان: مدل سازی فیزیکی, تونل قطعه یی, گسل معکوس, گسل عادی, سانتریفیوژ ژئوتکنیکیFull-mechanized excavation methods of tunnel have promoted segmental lining. One of the great and permanent ground deformations is called faulting. Tunnels are at the risk of faulting due to their long length. There are few studies that examine the behavior of tunnels intersecting the fault zones although it is a continuing concern for design engineers. In the present study, a physical model of a normal and reverse fault and segmental tunnel in a centrifuge has been modeled and tested, and then the results of eight centrifuge tests have been reported. The results indicate that segmental tunnels under the effects of reverse faulting have better resistance compared to the normal faulting. Tunnel failure mechanism in the reverse faulting is longitudinal deformation due to faulting compressive force. For certain amount of PGD, in the normal faulting, a small length of tunnel is affected by fault compared to the reverse faulting. It is related to the width of shear band in the model. Comparing to the free
field, the tunnel in the model causes the faulting face some changes. In the normal faulting, the faulting is brought about to be inclined toward the hanging wall and in reverse faulting toward the footwall.The results show the absence of sudden failure of segmental tunnels under normal faulting and improvement of function in response to an increase in the overburden of the tunnel. Major failure and soil collapse inside the tunnel resulted from the opening of spaces between the segmental rings at the joints. This occurred in response to the dominant tensile forces caused by normal faulting. Sinkholes caused by the loss of soil into the tunnel are likely in the normal faulting. The area of the zone affected by faulting in the tunnel decreased as the overburden increased, but the severity of damage increased in response to localization of fault displacement. Sinkhole formation upon the collapse of soil into the tunnel is likely at the ground surface. In the reverse faulting longitudinal deformations on tunnel and at the ground, were observed.Keywords: P?H?Y?S?I?C?A?L M?O?D?E?L?I?N?G, S?E?G?M?E?N?T?A?L T?U?N?N?E?L, N?O?R?M?A?L F?A?U?L?T R?U?P?T?U?R?E, R?E?V?E?R?S?E F?A?U?L?T, G?E?O?T?E?C?H?N?I?C?A?L C?E?N?T?R?I?F?U?G?E -
نشریه کارافن، سال هجدهم شماره 52 (بهار 1400)، صص 119 -134
استفاده از پلی یورتان به عنوان پوشش فداشونده، موضوعی مهم در حوزه کاهش مخاطرات و افزایش ایمنی سازه ها در برابر انفجارهای ناشی از حملات جنگی و تروریستی است. پارامترهای رفتاری پلی یورتان می تواند تاثیرات مثبتی در راستای کاهش خسارات وارد شده به تونل ها تحت تاثیر انفجارهای سطحی داشته باشد. در این مقاله، تاثیر تغییر چگالی ماده و همچنین ضخامت پوشش حفاظتی پلی یورتان (به عنوان جاذب انرژی) در کاهش خسارت ناشی از انفجار سطحی بر تونل های زیرزمینی به کمک شبیه سازی رایانه ای با نرم افزار AUTODYN بررسی شده است. ضخامت کاور فوم از 60 سانتی متر تا 150 سانتی متر و همچنین چگالی آن از 90 تا 250 کیلوگرم بر مترمکعب در مدل سازی، متغیر در نظر گرفته شد و تاثیر هر یک از آن ها در کاهش حداکثر فشار ناشی از انفجار در تاج تونل با هم مقایسه گردید. مشاهده شد که با افزایش ضخامت پوشش حفاظتی پلی یورتان، مقدار فشار و تغییر مکان قایم در تاج تونل روند کاهشی خواهد داشت. همچنین در اثر تغییر چگالی پلی یورتان در ضخامت 70 سانتی متر مشاهده شد که روند کاهشی فشار حاصل از انفجار در تاج تونل، در چگالی 140 کیلوگرم بر مترمکعب به حد بهینه خود خواهد رسید.
کلید واژگان: ماده متخلخل, انفجار سطحی, پلی یورتان, تونل, پوشش حفاظتیKarafan, Volume:18 Issue: 52, 2021, PP 119 -134The use of polyurethane as a sacrificial coating is an important factor in reducing risks and improving the safety of structures against explosions caused by war and terrorist attacks. The parameters of polyurethane can have a positive effect on reducing damage to tunnels under the impact of surface explosions. In this paper, the effect of density and thickness of the protective cover of polyurethane (as an energy absorber) in reducing the damage caused by surface explosions on underground tunnels was studied by computer simulation with AUTODYN software. Six different foam modules with thicknesses between 60 and 150 cm, and five different types of foams with densities between 90 and 250 kg / m 3 and their ability to reduce the maximum pressure caused by an explosion were compared. The results of this study illustrated that by increasing the thickness of the protective cover of polyurethane, a significant decrease occurred in the amount of pressure and vertical displacement in the tunnel crown. Moreover, the findings on the effect of polyurethane density indicated that at a density of 140 kg/m3, the optimum reduction in pressure in the tunnel crown occurred.
Keywords: Porous material, Surface Blast, Polyurethane, Tunnel. Protective Coating -
تاسیسات زیرزمینی جز لاینفک جامعه ی مدرن بوده و برای کاربردهای متعددی شامل متروها، خطوط راه آهن، بزرگراه ها، انبار مصالح و انتقال آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. با مرور موارد تاریخی اثرات زلزله بر روی این گونه سازه ها، ملاحظه می شود نرخ خرابی آن ها نسبت به سازه های سطحی پایین تر است. در عین حال در زلزله های اخیر مانند زلزله ی سال 1995 کوبه ی ژاپن، زلزله های 1995 چی چی تایوان و زلزله های 1999 کوکائلی ترکیه، سازه های زیرزمینی دچار خسارت عمده ای شده اند. در این مطالعه، راه حل های تحلیلی برای نیروی محوری و ممان در پوشش تونل مدور به علت تغییر شکل تاشدگی تحت بارگذاری لرزه ای بررسی و اختلاف در میان راه حل های موجود در نیروی محوری و ممان برای شرایط فصل مشترک بدون لغزش مورد ارزیابی قرار گرفته است. در تحلیل های انجام شده تاثیر پارامترهای مختلف مانند مدول کشسانی، نسبت پواسون و ضخامت پوشش، سرعت موج برشی خاک، نسبت پواسون خاک و شعاع تونل بر نیروی محوری و ممان پوشش تونل بررسی شده است. با توجه به تحلیل ها توصیه می شود روش پنزین (Penzien) برای ارزیابی نیروی محوری در پوشش برای شرایط بدون لغزش بکار برده نشود.
کلید واژگان: بارگذاری لرزه ای, انتشار امواج, تغییرشکل تاشدگی, نسبت انعطاف پذیری, نیروی محوری پوشش, ممان خمشی پوششIn this research، an analytical solution for evaluation of axial force and bending moment in circular tunnel lining due to seismic ovaling deformation has been obtained and the difference in the solution methods for obtaining the axial force and bending moment in non-slip interface condition has been evaluated. The influence of various parameters on axial forces and bending moment have also been studied. In addition، variations of these parameters on flexibility and racking ratio have been determined.Keywords: Seismic loading, Wave propagation, Ovaling deformation, Flexibility ratio, Lining axial force, Lining bending moment -
با توجه به رشد روزافزون استفاده از تونل های متروی شهری و از سویی اهمیت استراتژیک ایران در منطقه خاورمیانه که همواره در معرض حملات نظامی کشورهای سلطه گر و یا اقدامات تروریسیتی داخلی قرار دارد، لزوم بررسی و تحلیل این سازه ها تحت بار انفجار حائز اهمیت می باشد. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار المان محدودABAQUS6-11-1، خاک و تونل به صورت سه بعدی تحت بار انفجار داخل زمین قرار گرفته اند. بار انفجار با استفاده از روابط تجربی فشار ناشی از انفجار بر سازه زیرزمینی تخمین زده شده است. همچنین رفتار خاک و پوشش تونل غیرخطی درنظرگرفته شده است. در این پژوهش بحرانی ترین سناریوی توزیع خسارت در پوشش تونل ناشی از انفجار TNT مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین به بررسی اثر ارتفاع روباره خاک و مقدار ماده منفجره بر بیشینه تنش ها و تغییرشکل های ایجاد شده در پوشش تونل های دوقلو تحت4 بار انفجاری 15، 30، 45 و60 کیلوگرمTNT پرداخته شده است. در نهایت اثر بهسازی خاک های نرم بر بهبود پاسخ پوشش تونل ها تحت بار انفجار بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش ضخامت 1 متری خاک نرم پیرامون تونل، مقدار بیشینه تنش 44% کاهش می یابد. همچنین با دقت در نتایج فهمیده می شود که در طراحی مقاوم در برابر تهدیدات تروریستی در تونل های زیرزمینی توجه به سختی زمین (مدول الاستیسیته خاک) به مراتب مهمتر از مقاومت (چسبندگی زهکشی نشده) زمین است.کلید واژگان: بهسازی خاک, خسارت پوشش تونل, تحلیل دینامیکی, اندرکنش خاک و تونل, تهدیدات تروریستی, ماده منفجره TNT, پالس ضربه ایAssessing the damages created in the twin circle tunnels under explosive loading and their responsesSummary Metropolitan underground tunnels is increasingly used these days. Besides, Iran has strategic importance in the Middle East meanwhile risking always military attacks of hegemonic countries and local terroristic activities. Concerning the mentioned points, it is crucial to investigate and analyze such structures under explosive loadings. This research focuses on the most critical scenario of damage distribution in the tunnel covering cause by TNT explosion. Moreover, the effects of soil overburden height as well as the amount of explosive material is studied on the maximum stresses and deformations created in the covering of twin tunnels under 4 explosive loadings of 15, 30, 45 and 60 Kg TNT. At the end, the effect of soft soil rehabilitation is assessed on the improvement of tunnels covering response under explosive loading. Introduction Chio et.al (2006) studied the response of underground structures subjected to the explosion through nonlinear analysis [5]. In 2006, Gui et. al investigated the effects of ground surface explosion on the tunnel of Taipei Shongsan airport. Two dimensional solution of the problem by Gui et. al has been in the line of its simplification [6]. Lui has focused on the effects of explosion in New York subway. The conducted numerical investigations have been mainly two dimensional. The researchers mostly believe that plane strain assumption in the modeling is dramatically conservative in the explosion issue. Methodology and Approaches In this research, soil and tunnel have been subjected to the inside ground explosive loading in tri- dimensional form using ABAQUS6-11-1 finite element software. The explosive loading has been estimated through empirical relations of compression applied to the underground structure due to the explosion. Besides, the soil has been simulated by Druker Prager and the tunnel covering by Concrete Damage plasticity behavior models. Here, the effects of different parameters are investigated on the responses of twin tunnels under explosive loadings. Results and Conclusions The brief results of this investigation are as follows: 1- Increasing in the overburden height will cause the reduction of stresses and deformations in the covering of tunnels; 2- The most critical scenario of damage distribution in the tunnel section is in the overburden height of 10m under 60Kg TNT of explosive loading; the highest width of created crack is 91mm. the highest the height of soil overburden is, the more the created damage is in the tunnels covering under internal explosion; 3- The strength and stiffness of the ground should be rehabilitated in the soft soil surrounding the tunnel. The maximum stress is reduced for 44% with increasing the thickness of tunnel surrounding soil for 1m; 4- The maximum stress created in the tunnels covering is reduced by increasing the stiffness of soil. This reduction in the stress response is stopped in the status of increasing the thickness from 3m to 4m. 5- The stresses created in the tunnels covering are reduced with increasing the soil stiffness. The maximum stress remains approximately in a constant range in different values of soil strength.Keywords: Soil rehabilitation, tunnel covering damage, Dynamic Analysis, tunnel- soil interaction, terroristic threats, TNT explosive material, impact pulse
-
تغییرشکل های ناشی از احداث تونل نقش موثری در بروز خسارت و ناپایداری سازه های سطحی دارد. براین اساس در پژوهش حاضر با استفاده از آنالیز اجزاء محدود، اثر الگوهای مختلف حفاری تونل های دوقلو کم عمق (مانند خطوط مترو) به روش جدید اتریشی (NATM)، با هدف امکان کاهش میزان نشست سطحی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بدین منظور نرم افزار آباکوس برای مدل سازی سه الگوی متداول حفاری مورد استفاده در NATM شامل(Top heading (TH)، Central diaphragm wall (CDW و (Side wall drift (SWD استفاده گردید. تاثیر شرایط مختلف بارگذاری، هندسه استقرار و اختلاف فاز در حفاری تونل ها، بر پایداری پوشش آنها و میزان نشست نیز بررسی شد. مقایسه نتایج بین سه الگوی مورد مطالعه نشان می دهد در شرایط یکسان بارگذاری و استفاده از الگوی حفاری SWD، میزان تغییرشکل ها کاهش و آستانه تحمل بار سطحی تا دو برابر افزایش می یابد. از سوی دیگر، نتایج تحقیق حاضر بیانگر آنست که وضعیت و مقدار سربار، بطور قابل توجهی پاسخ سیستم زمین-تونل را تغییر داده بنحویکه عدم تقارن بارگذاری، سبب افزایش اندرکنش بین تونل ها خصوصا در الگوی TH می شود. صرفه نظر از شرایط بارگذاری، کاهش فاصله افقی بین تونل ها نیز به دلیل افزایش اثر متقابل آنها بر یکدیگر، میزان جابجایی قائم را تشدید می کند. همچنین مشخص شد اختلاف فاز در عملیات حفاری، پایداری محیط پیرامون تونل ها را کاهش می-دهد. بر اساس مجموع نتایج تحلیل های انجام شده در این مطالعه، استفاده از الگوی Side wall drift با حفاری هم فاز و استقرار تونل ها در فاصله سه برابری قطر آنها، تا حد زیادی اثرات نامطلوب ناشی از احداث تونل های دوقلو ی کم-عمق در زمین های نرم را مرتفع خواهد کرد. به طوری که دقت در پیش بینی رفتار این قبیل تونل ها به شدت تابعی از صحت مدل سازی شرایط بارگذاری سطحی است.
کلید واژگان: تونل دو قلو, روش اجزاء محدود, NATM, الگوی حفاری, نشست سطحیRealizing influencing factors in reducing tunneling-induced settlement, especially in urban and industrial environment, is important to underground construction because excessive ground displacements could trigger potential damage to existing structures. In this research, the impacts of different NATM patterns on the magnitude of induced surface settlements due to excavation of shallow twin-tunnel (such as urban metro tunnels) are investigated. To this aim, finite element method using ABAQUS commercial application was implemented to simulate NATM excavation famous patterns including top heading (TH), central diaphragm wall (CDW) and side wall drift (SWD). The effects of further parameters like excavation lagging, pillar width (horizontal distance between the tunnels) and various loading patterns on the lining stability and surface settlements were also investigated. Comparison of the results show that in the same conditions of loading and using SWD pattern, the deformations is decreased and the threshold of load-bearing can be increased up to two times. On the other hand, the response of ground-tunnel system and the interaction between tunnels are significantly affected by the status and amount of surcharge. In addition, the finite element analysis confirmed that the reduction of the pillar width tends to increase the ground settlements and cause more subsurface deformations due to increasing the tunnels interaction, regardless of surcharge condition. It is demonstrated that although the increase of excavation lagging does not have considerable influence on the surface settlements, it decreases the lining stability. Generally, it can be concluded that by using SWD pattern with zero step lag of excavation and when the pillar width is higher than three times the radii of the tunnel, the unfavorable impacts resulting from the construction of shallow twin tunnel in soft ground would be limited. Accuracy in the prediction of such tunnels behavior is strictly a function of the proper modeling of surface loading conditions.Keywords: Twin Tunnel, Finite Element Method, NATM, Excavation Pattern, Surface Settlement -
حفاری تونل زیر سطح آب زیرزمینی در زمین های آبرفتی، باعث اندرکنش بلندمدت بین پوشش تونل و زمین اطراف می شود. در این مطالعه به منظور ارزیابی آثار به کارگیری زهکش محیطی در تونل در توزیع فشار آب حفره یی و میزان بار وارد بر پوشش، مدل سازی عددی تونل واقع در زیر سطح آب زیرزمینی با استفاده از نرم افزار به روش تفاضل محدود انجام شده است. شرایط مرزی مختلفی از قبیل: تونل زهکشی شده، تونل زهکشی نشده، و سیستم زهکشی با نفوذپذیری متغیر مورد ارزیابی قرار گرفته است. اثر پارامترهای هندسی تونل از قبیل: قطر و ارتفاع خاک روباره و همچنین تراز آب زیرزمینی مورد بررسی و آثار مخرب بسته شدن سیستم زهکشی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داده اند که با به کارگیری زهکش محیطی در دیواره ی تونل، به چه میزان فشار آب وارد بر پوشش کاهش می یابد. همچنین با کاهش عملکرد سیستم زهکشی در بلندمدت، بار فشار آب حفره یی وارد بر پوشش افزایش می یابد، لذا نرخ افزایش مورد بررسی قرار گرفته است.
کلید واژگان: پوشش تونل, زهکشی, فشار آب حفره یی, گرفتگی زهکشTunnelling in a saturated soil often produces a long-term interaction between the tunnel lining and the surrounding soil. In ltration and external pore-water pressures are often important factors that must be considered in the lining design. Development of pore water pressure may accelerate leakage and cause deterioration of the lining. This can be particularly troublesome to structural and functional components of the tunnel and can often lead to structural failure. In this paper, an axi-symmetric circular tunnel under the groundwater table is modeled using nite di erence software, and di erent conditions, such as an impermeable tunnel, a permeable tunnel and a lining drainage system with varying permeability are investigated. The structural behaviour of the lining and ow through the tunnel lining were modelled using a combination of beam and solid elements. The e ects of tunnel parameters, such as depth and diameter and variation of underground water levels, on the e ectiveness of the lining drainage system are examined. Moreover, the deterioration of a drainage system caused by clogging is investigated and the importance of giving careful consideration to lining permeability and hydraulic boundary conditions is highlighted. As a result of coupled analysis, a lining drainage system in a shallow tunnel with small diameter is more ecient, and e ective drainage conditions reduce pore water pressure loads, which decreases the bending moments and tensile stresses of the tunnel lining. By performing a parametric study for a tunnel with di erent lining permeabilities, a design curve to evaluate pore water pressure loads on the lining has been proposed. It is shown that the hydraulic deterioration of the drainage system signi cantly develops a magnitude of pore water pressure load on the tunnel lining.
Keywords: Tunnel Lining, Drainage System, Pore Water Pressure, Clogging -
سازه های زیرزمینی از جمله تونل ها، المان های مهمی در شبکه های حمل و نقل و سرویس هستند که به دلیل محصورشدگی در زمین و تحمل تنش های برجای بزرگ رفتار لرزه ای متفاوتی با سازه های سطحی از خود نشان می دهند. در این مقاله حل های تحلیلی ارائه شده برای تونل های دایروی، در مقابل بارهای استاتیکی و لرزه ای نشان داده می شود، سپس برای یک مقطع از تونل شهری بانکوک، نیروهای داخلی ایجاد شده در پوشش تونل با استفاده از حل های تحلیلی بدست آمده و مورد ارزیابی قرار می گیرند. همان مساله به صورت عددی و با استفاده از روش تفاضل محدود و برای شتاب های افقی و قائم مختلف، نیز حل می شود و با حل های تحلیلی مقایسه می گردد. مطابق با نتایج بدست آمده با افزایش ضریب شتاب افقی زلزله، نیروی محوری و لنگر خمشی پوشش تونل افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که با افزایش عمق تونل، نیروی ایجاد شده در پوشش بتنی تونل، افزایش می یابد اما شتاب قائم زمین تاثیر کمی بر روی تنش ها دارد. در مورد تاثیر نسبت تنش های برجا، هر چه که این نسبت از محدوده عدد یک دورتر شود (کمتر یا بیشتر)، تنش ایجاد شده در پوشش افزایش می یابد.کلید واژگان: سازه های زیر زمینی, حل تئوری, حل عددی, ضریب شتاب افقی زلزله, نسبت تنش های برجاUnderground structures like tunnels are important elements of transportation, network, and service, which due to being surrounded by the ground and withstanding in situ stresses show different seismic behavior in comparison of surface structures. This paper presents analytical solutions for seismic and static loads in circular tunnels, and then they have been used to evaluate internal forces of lining for a section of Bangkoks urban tunnel. The problem is solved using numerical analysis of finite difference for both horizontal and vertical acceleration coefficients and the results compared with analytical solutions results. According to the results by increasing the horizontal seismic acceleration, the axial force and bending moment increases. And with increasing the depth of tunnel, the forces of lining increases but vertical acceleration of earth has small effect on stresses. For the in- situ stress coefficient it has been seen that as the ratio is further more away from the number one, the created stress increases in the lining.Keywords: UNDERGROUND STRUCTURES, THEORETICAL SOLUTION, Numerical Solution, HORIZONTAL ACCELERATION COEFFICIENT, IN, SITU STRESS RATIO
-
با ارزیابی دقیق بارهای وارد و در نتیجه طراحی مناسب پوشش تونل میتوان هزینه های ساخت تونلهای مکانیزه را کاهش داد. مدلسازی فیزیکی دارای نقش اساسی در مطالعات مربوط به حفاری تونلها در زمینهای نرم بوده و علیرغم محدودیت در شبیه سازی تنش های برجا، مدلهای فیزیکی تحت شتاب ثقل بطور عمدهای بکار برده میشوند. در تحقیق حاضر با ساخت مدل فیزیکی کوچک مقیاس 1/40، از بین مهمترین عوامل تاثیرگذار بر نیروهای داخلی ایجاد شده درون پوشش تونلهای مکانیزه، تاثیر عمق تونل و میزان روباره بالای تونل، به همراه موقعیت قرارگیری و میزان بار سازه های سطحی بصورت مدلسازی فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. بعنوان یک الگوی کلی وجود سازه های سطحی متناسب با بار سازه سبب افزایش نیروهای پوشش تونل نسبت به حالت زمین آزاد میگردد. با این وجود، مقدار این تاثیر وابسته به ترکیب پارامترهای هندسی و مکانیکی تونل، سازه های سطحی و خاک پیرامون میباشد. برای تونلهای کم عمق این تاثیرات بیشتر بوده و با افزایش عمق میزان تاثیر کاهش مییابد. در کنار مطالعه الگوی کلی تاثیر پارامترهای مختلف بر میزان بارهای وارد بر پوشش، صحت سنجی و ارزش گذاری نتایج و اعتبار سنجی مدلهای عددی نیز انجام گرفته است.کلید واژگان: تونلسازی مکانیزه, مدلسازی فیزیکی, بار پوشش تونل, سازه های سطحی, میزان سربارSummary : Urban development and rapid extension of cities have been accompanied by a considerable growth in mechanized tunneling. Commonly precast concrete segments are used as a tunnel lining which constitutes relatively considerable part of tunnelling cost. The Optimum design of lining that decreases tunnelling cost, especially in tunnels with large diameters and high lengths, needs an accurate evaluation of loads acting on the lining. Laboratory model tests conducted under gravity or in a centrifuge allow one to investigate the most relevant factors influencing the tunnel behavior. Testing results also provide valuable data for refining the chosen numerical model.IntroductionBecause of its vantages into conventional excavation methods such as the New Austrian Tunneling Method (NATM), mechanized shield tunneling becomes the most important tunneling method in recent years, especially in urban areas.
The Optimum design of lining needs an accurate evaluation of loads acting on the lining. The various aspects of soft ground tunnelling have been studied with several methods such as empirical methods, numerical and physical modelling and Analysis of instrumented projects and field trials. Although advances in computational techniques have led to extensive numerical and analytical tunneling research being conducted, geotechnical engineering researchers depend heavily on physical modeling to understand different phenomena related to excavation of tunnels.
Methodology and Approaches : In this paper, the effects of surface buildings specifications, tunnel depth and surface surcharge on lining loads were studied. For this purpose a 1/40 small scale physical model is used. 1g models allow one to investigate complex systems in a controlled environment and are considered to be more economical compared to centrifuge or field investigations.Despite the limitation ofrealistically simulation of in situ stresses 1g models have long been used in soft ground tunnelling research. The geometry of tunnel, lining segments and the surrounding soil properties are adapted from the under construction of Tabriz urban railway line 2 project.
Results andConclusionsBased on obtained results, as a general rule, the existence of surface buildings will cause the lining loads increase compared to the green-field condition. However, the influence value depends on the combination of geometrical and mechanical parameters of the tunnels, buildings and surrounding soil. For shallow tunnels these effects is greater and with increase of tunnel depth building effects decrease.Keywords: Mechanized tunneling, Physical modelling, Lining loads, Surface Buildings, Overburden
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبه‌ای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شده‌است.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شده‌اند و انتظار می‌رود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار ساده‌ای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش داده‌شود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشته‌های نویسنده خاصی هستید، یا می‌خواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجه‌ای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.