عنوان پایان‌نامه
تحلیل قابلیت اعتماد در تونل های دایره ای پوشش دار با محیط الاستوپلاستیک و تنش های ناهمسان
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1946;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48995
- تاریخ دفاع
- ۲۵ تیر ۱۳۹۰
- دانشجو
- حسین رفیعی رنانی
- استاد راهنما
- مهدی موسوی
- چکیده
- در این پایان نامه روشی بهینه برای تحلیل قابلیت اعتماد تونل های دایره ای پوشش دار در محیط های الاستوپلاستیک با تنش های برجای ناهمسان ارائه شده است. با توجه به اهمیت وجود یک حل صریح در تحلیل قابلیت اعتماد، در این تحقیق برای اولین بار یک حل تقریبی صریح برای منحنی کامل همگرایی، نیروی محوری، نیروی برشی و ممان خمشی پوشش در مسئله مورد نظر بدست آمد. بدین منظور ابتدا با ترکیب مبتکرانه روش های "طراحی آزمایش ها" و روش "تفاضل محدود"، یک مجموعه داده مناسب و جامع تولید گردید. سپس با استفاده از آن ها به آموزش یک شبکه عصبی بهینه پرداخته شد و روابط درونی حاکم بر شبکه استخراج گردید. در نهایت به منظور اعتبارسنجی حل بدست آمده، مقادیر همگرایی و بارهای داخلی پوشش بدست آمده از حل شبکه عصبی با نتایج روش های تحلیلی و عددی برای شرایط مختلف مقایسه گردید. آن گاه به کمک حل بدست آمده و با استفاده از دو روش "قابلیت اعتماد مرتبه اول" و "شبیه سازی های مونت کارلو" به تحلیل قابلیت اعتماد دو مثال فرضی پرداخته شد. نتایج بدست آمده نشان دادند که تطابق بسیار خوبی بین مقادیر احتمال شکست محاسبه شده با این دو روش وجود دارد. هم چنین مشخص گردید که به ازای یک مقدار متوسط مشخص برای تابع کارایی و یک سطح عدم اطمینان معین برای پارامترهای موثر، مقدار احتمال شکست برای توابع کارایی بر حسب همگرایی بیش از توابع کارایی بر حسب بارهای داخلی پوشش می باشد. مقادیر تنش های برجا و مدول تغییر شکل پذیری، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی محیط اطراف تونل بیشترین تاثیر را بر تابع کارایی مرتبط با همگرایی داشته و مقادیر نسبت پواسون محیط و پوشش، شعاع تونل و مقاومت های فشاری و کششی پوشش کمترین تاثیر را بر آن دارند. هم چنین مقادیر تنش های برجا، مدول تغییر شکل-پذیری محیط اطراف تونل و مقاومت فشاری و کششی پوشش بیشترین تاثیر را بر تابع کارایی مرتبط با بارهای داخلی پوشش داشته و مقادیر شعاع تونل، نسبت پواسون محیط و پوشش و زاویه اتساع محیط کمترین تاثیر را بر آن دارند.
- Abstract
- In this thesis, an efficient method for reliability analysis of lined circular tunnels in elasto-plastic media with anisotropic stresses is presented. Considering the need for an explicit solution in reliability analyses, for the first time, an approximate solution is derived for the problem which gives the whole profile of convergence, axial force, shear force, and bending moment in lining. At first, a very comprehensive data base is produced using an innovative combination of Design Of Experiments (DOE) technique and Finite Difference Method (FDM). The data are used for training of an Artificial Neural Network (ANN) with optimized architecture, and the developed solution in the trained ANN is elicited and presented in an explicit form. Subsequently, the ANN-based solution is validated against analytical and numerical solutions. The solution is used for reliability analysis of two example tunnels using First Order Reliability Method (FORM) and Monte Carlo Simulations (MCS), and very good agreement is observed between the results of these methods in both cases. It is also shown that for a given mean value of performance functions and a certain level of uncertainty in governing parameters, the probability of failure and exceeding convergence criteria is more than lining load criteria. The most significant parameters for convergence criteria are in situ stresses, modulus of deformation, cohesion, and friction angle of surrounding medium and the least significant ones are Poisson’s ratio of medium and lining, tunnel radius, and compressive and tensile strength of lining. On the other hand, lining load criteria are most sensitive to in situ stresses, modulus of deformation of surrounding medium, and compressive and tensile strength of lining and least sensitive to tunnel radius, Poisson’s ratio of medium and lining, and dilation angle of medium.
