تحليل لرزه‌ اي تونل‌ هاي مستطيلي ساخته شده به روش حفر و پوش، اندركنش تونل و زمين

Seismic Analysis of Rectangular Tunnels (Cut and Cover Method), Soil- Structure Interaction

يكي از روش‌ هاي حفر و ساخت تونل، روش حفر و پوش است كه در آن حفاري از سطح زمين شروع و بعد در عمق مورد نظر كف، ديواره‌ ها و سقف بتني تونل ساخته مي‌ شود. در اين روش خاص، مقطع تونل ديگر دايروي نيست و مستطيلي مي‌ شود. هدف اين مقاله به طور ويژه تحليل لرزه‌ اي تونل‌ هاي مستطيلي است. براي يك شتابنگاشت خاص، هندسه تونل، عمق روباره و شرايط زمين، سه دسته عوامل تأثير گذار بر روي رفتار ديناميكي تونل‌ ها مي‌ باشند. بدين منظور و با كمك روش عددي، مدل‌ هايي دو بعدي از اين نوع تونل‌ ها در شرايط كرنش مسطح ساخته و تحليل شدند. مطابق با نتايج، بيشينه نيروهاي ايجاد شده در پوشش تونل و تمركز تنش، در گوشه‌ هاي مقطع تونل مستطيلي ايجاد مي‌ شوند. در حالت لرزه‌ اي، نيروهاي داخلي ايجاد شده در پوشش تونل نسبت به حالت استاتيكي تا چندين برابر افزايش مي‌ يابد. همچنين در اين وضعيت، پروفيل نشست سطحي زمين نامتقارن شده و مقدار نشست نسبت به حالت استاتيكي افزايش مي‌ يابد. در تونل‌ هاي با عرض زياد در صورتيكه در مدل‌ هاي دو بعدي، يك ستون در وسط قرار داده شود، نسبت به تونل تك دهانه با ابعاد يكسان، نشست زمين، لنگر خمشي و نيروي برشي كمتر مي‌ شود.

One of tunneling methods is cut and cover method, in which the excavation start from the ground surface and deep in the ground, then a concrete box is made as a tunnel. Thus in this method, the cross section of the tunnel is not circular but rectangular. The aim of this paper is seismic analysis of rectangular tunnels. For a special accelerogram, tunnel geometry, depth of overburden and ground conditions, are the three main factors affecting the dynamic behavior of the tunnels. By numerical methods, and by assuming the plane strain condition, models of this type of tunnels were analyzed. According to the results, the maximum internal forces that are generated in the tunnel lining and the stress concentration are at the corners of the cross section of rectangular tunnel. In seismic mode, the internal forces of concrete lining are several times of static mode. In this situation, the ground surface settlement profiles are asymmetric and the settlement is greater than the static mode. In tunnels with large width, in 2D cases, if a column be placed in the middle of span, the ground settlement, bending moment and shear forces is decreased in comparison with 1 span tunnel with the same dimension