بررسي تاثير شكل هندسي مقطع تونل در عملكرد لايه نگهدارنده تحت اثر بارگذاري انفجار خارجي

Investigation of the Effects of Tunnel Cross-Section Geometry on the Performance of the Lining Structure Subjected to External Blast Loading

در اين پژوهش با استفاده از روش تفاضل محدود به بررسي تاثير شكل هندسي مقطع تونل و فاصله نسبي ماده منفجره در عملكرد لايه نگهدارنده تونل تحت اثر بارگذاري انفجار خارجي سطحي پرداخته شده است. تونل هاي مدل سازي شده داراي سه مقطع مستطيلي، نعل اسبي و نيم دايره اي مي‌باشند كه طراحي ابعاد آن ها بر اساس ضوابط موجود در آيين نامه شماره 161 ايران (طرح هندسي راه ها) صورت گرفته است. براي بررسي تاثير فاصله نسبي ماده منفجره، مركز انفجار در روي سطح زمين در فواصل افقي مختلف نسبت به مركز تاج تمامي تونل ها قرار داده شده است. نتايج بررسي ها نشان مي دهد كه در هنگام رويداد انفجار سطحي، عملكرد تونل هاي نعل اسبي نسبت به دو شكل مقطع ديگر مناسب تر مي باشد. همچنين در مورد تمامي تونل ها افزايش فاصله افقي مركز انفجار از مركز تاج تونل باعث شده است كه حداكثر جابه جايي قايم به وجود آمده در مركز تاج تونل، كاهش و مقادير حداكثر نيروي محوري، لنگر خمشي و تنش عمودي به وجود آمده در لايه نگهدارنده تونل ها، ابتدا به ميزان اندكي افزايش و سپس كاهش يابند.

In this study, the effects of tunnel cross-section geometry and relative position of the explosives on the performance of the lining structure subjected to external blast loading have been investigated using finite difference method. The cross-section geometry of the modeled tunnels considered as rectangular, horseshoe and semicircle and designed based on the regulation proposed in the Iranian code No. 161(Geometric Design of Roads). To evaluate the effect of the explosive relative distance, the blast center on the ground surface was assumed at different distances relative to the center of tunnel crown. The results indicated that under the surface blast, the performance of the horseshoe cross-section tunnels was more suitable than the others. Furthermore, for the all cross-section types, the increase of blast center distance relative to the center of tunnel crown resulted in a reduction in the maximum vertical displacement of the center of tunnel crown. This was observed together with an initial increase and then reduction in the maximum values of axial force, bending moment and normal stress in the lining of tunnels.