بررسی عددی رفتار لرزه ای تونل قطارهای شهری واقع در خاکهای روانگرا

سازه های زیرزمینی یکی از مهم ترین نیازهای شهرنشینی مدرن بوده که بررسی و تحلیل رفتار آن ها در مقابل بارگذاری دینامیکی مانند امواج زلزله، امری ضروری می باشد. روانگرایی به عنوان یکی از پیامدهای زلزله، همواره یکی از نگرانی های اصلی مهندسین ژئوتکنیک در پروژه های مختلف بوده است. هنگامی که زلزله باعث روانگرایی خاک می شود، تنش مؤثر خاک کاهش می یابد که این امر کاهش مقاومت برشی آن را به دنبال خواهد داشت. اگر لایه ی خاک روانگرا در نزدیکی سطح زمین قرار داشته باشد امکان وقوع تغییرشکل های بزرگ وجود دارد. طبیعتاً تونل هایی که در چنین لایه ای ساخته می شوند تحت تأثیر پدیده روانگرایی قرار خواهند گرفت. در حال حاضر مطالعات زیادی در مورد آثار بارگذاری زلزله روی نیروها و جابجایی هایی که در سازه زیرزمینی ایجاد می شود، انجام شده است در حالی که تحقیقات کمی در زمینه ی پاسخ لرزه ای این سازه ها در خاک هایی که قابلیت روانگرایی دارند، وجود دارد. در این مقاله با شبیه سازی عددی تولید اضافه فشار آب حفره ای در اثر اعمال بار دینامیکی، رفتار سازه ی مدفونی که داخل این خاک قرار گرفته است بررسی می شود. در این راستا از نرم افزار تفاضل محدود FLAC3D برای مدلسازی توده ی خاک و سازه ی تونل استفاده شده است. مدل رفتاری استفاده شده در این تحقیق، مدل فین نام دارد که توانایی شبیه سازی تغییرات فشار آب حفره ای را دارد. نتایج به دست آمده حاکی از این است که اضافه فشار آب حفره ای ایجاد شده در خاک اطراف تونل، باعث بالازدگی قابل توجه در تونل می شود. همچنین با بررسی آثار پارامتر زاویه اصطکاک، این نتیجه حاصل شده است که افزایش این زاویه باعث کاهش اضافه فشار آب حفره ای ایجاد شده و کاهش میزان بالازدگی، خواهد شد.