عنوان پایان‌نامه
مدلسازی گسیختگی گسل اهواز در مسیر تونل خط یک قطار شهری اهواز
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43883;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1711
- تاریخ دفاع
- ۰۷ مهر ۱۳۸۸
- دانشجو
- سحر اصغری
- استاد راهنما
- حسین معماریان
- چکیده
- چکیده امروزه با افزایش روز افزون جمعیت و بروز مشکلات ناشی از آن، بخش مهمی از حمل و نقل به صورت زیرزمینی انجام می¬گیرد، و در این میان متروها و قطارهای شهری از اهمیت بسزایی در کاهش بار حمل و نقل برخوردار هستند. از طرفی تا مدتها تصور می¬شد که سازه¬های زیرزمینی از خسارات ناشی از زمین¬لرزه مصون می¬باشند. با این وجود در زمین¬لرزه¬های بزرگ اخیر خسارات قابل توجهی به برخی از سازه¬های زیرزمینی وارد گردید که از آن جمله می¬توان به تخریب بخش وسیعی از ایستگاه متروی دایکای در زلزله سال 1995 هیوگوکن – نانبو در ژاپن اشاره کرد. در این تحقیق اثر زلزله بر روی پایداری تونل¬های دوقلوی اهواز (به طول تقریبی km24)، که در بخشی از مسیر خود با گسل فعال اهواز (به طول تقریبی km100 و دارای روند شمال غربی– جنوب شرقی) برخورد دارند بررسی شده است. جابجایی در گسل مذکور باعث شده است که لایه¬های سنگی و رسوبات کواترنر در کنار هم قرار گیرند. حفاری این تونل¬ها به وسیله ماشین حفاری تمام¬مقطع سپردار و از بخش خاکی به سمت بخش سنگی انجام می¬شود. برای این منظور با استفاده از تحلیل خطر در منطقه مقادیر شتاب افقی و قائم در دو سطوح طراحی مختلف تعیین شد. مقادیر شتاب افقی در دو سطح طراحی DBE و MCE به ترتیب برابر با g278/0 g479/0 می¬باشند. برای بررسی پایداری تونل¬ها در حالت استاتیکی از نرم¬افزار المان مجزای 3DEC استفاده شد. در حالت دینامیکی علاوه بر نرم¬افزار گفته شده نرم¬افزار دوبعدی المان مجزای UDEC نیز مورد استفاده قرار گرفت. در حالت استاتیکی پس از وارد کردن خصوصیات صفحات ناپیوستگی در نرم¬افزار UNWEDGE ، گوه¬های احتمالی پیرامون تونل تعیین شده و در مدلهای ساخته شده در 3DEC و UDEC اعمال شدند. به دلیل نبودن اطلاعات دقیق در مورد نسبت تنش¬های افقی به قائم در منطقه، مدلسازی در دو حالت 7/0=k و 2/1= k انجام شد. سپس حفاری تونل به صورت مرحله¬ای با احتساب گام¬های حفاری انجام شده و مقادیر جابجایی در سقف، کف و دیواره¬های تونل قبل و پس از نصب سیستم نگهداری تعیین شدند. با مقایسه مقادیر نیروی برشی و ممان خمشی بر روی سیستم نگهداری با مقادیر مجاز، مشخص شد که در حالت استاتیکی تونل¬ها پایدار می¬باشند. در مرحله بعد زمین¬لرزه¬ای که از نظر خصوصیات با زمین¬لرزه محتمل در منطقه همخوانی دارد (زمین¬لرزه سیلاخور) انتخاب، و پس از انجام اصلاحات لازم بر روی آن با استفاده از روابط موجود تاریخچه سرعت آن به تاریخچه تنش برشی تبدیل شده و به مدل اعمال شد. به منظور بررسی اثر بار دینامیکی، چهار مدل سه¬بعدی و هشت مدل دوبعدی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج بررسی نیروهای برشی، محوری و ممان خمشی بر روی سیستم نگهداری نشان داد که، در مدل¬های سه¬بعدی در سطح طراحی DBE در هر دو سطح تنش در تونل¬ها گسیختگی برشی رخ نداد. ولی در سطح طراحی MCE و در حالت 2/1=k گسیختگی برشی در سیستم نگهداری تونل و در بخش گسلش ایجاد شد. در مدل¬های دوبعدی گسیختگی¬ ناشی از نیروی محوری، در مقطع گسلش در سطح طراحی DBE و در حالت 2/1=k، و گسیختگی ناشی از نیروی محوری، برشی و ممان خمشی در همین مقطع و در سطح طراحی MCE در هر دو سطح تنش رخ داد. همچنین در مقطع سنگی در سطح طراحی MCE در هر دو سطح تنش مقداری نیروی محوری بیشتر از حد مجاز می¬باشد. کلمات کلیدی : تونل، مدلسازی عددی، گسل اهواز، بارگذاری دینامیکی، قطار شهری، اهواز
- Abstract
- Abstract: Underground facilities are an integral part of the infrastructure of modern society. Tunnels, being underground structures, have long been assumed to have the ability to sustain earthquakes with little or no damage. Nevertheless some underground structures have experienced significant damages in recent large earthquakes, including destruction of Daikai metro station in 1995 Hyogoken-Nanbu earthquake in Japan. The purpose of this research is to study effect of earthquake on tunnels cut by active faults. The case study for this research is twin tunnels in the Ahwaz light rail transit (LRT) project, south of Iran. These tunnels are going to be excavated bye the use of tunnel boring machine (TBM) and they would cross the NW-SE trending Ahwaz fault in their path, which it’s displacement has caused existence of two different types of materials (Quaternary sediments and rock) in footwall and hanging wall. In the first stage in order to determining the amount of peak ground acceleration (PGA) for design based earthquake (DBA) and maximum credible earthquake (MCE), seismic hazard analysis in performed. Amounts of horizontal acceleration in these two designing levels are 0.278g and 0.479g respectively. In order to analyzing stability of tunnels in static mode, 3DEC (3 Dimensional Distinct Element Code), and in dynamic mode 3DEC and UDEC (2 Dimensional Distinct Element code) has been used. Moreover by using UNWEDGE software critical blocks were determined and performed in 2D and 3D models. Because of uncertainties about horizontal to vertical stress ratio, modeling has been done in two cases (k=0.7, k=1.2). In the next stage excavation of tunnels has been done considering excavation steps, and displacement amounts at roof, floor and walls before and after installing support systems were determined. Comparing amounts of shear force and bending moment on concrete segments of support system with allowed amounts, resulted in stability of tunnels in static mode. In order to apply earthquake load, the acceleogram of 2006 Silakhor earthquake was chosen and modified for the DBE and MCE dynamic loading. The modified velocity history of this earthquake converted to shear stress history using available equations. Then mentioned shear stress history applied to four 3D, and eight 2D models. According to results in 3D models and DBE level, in both situations (k=0.7, k=1.2) concrete segments are stable. But in MCE level and k=1.2, shear failure in concrete segments of faulted part is probable. In 2D models, axial failure in DBE mode for faulted cross section in horizontal to vertical ratio equal to 1.2; axial, shear and bending failure in mentioned cross section and MCE mode in both horizontal to vertical ratio equal to 0.7 and 1.2 are probable. In unfaulted cross section, the amount of axial force in both levels (k=0.7, 1.2) are critical. Keywords: tunnel, numerical modeling, Ahwaz fault, dynamic loading, light rail transit, Ahwaz
