ارزیابی اثرات حفر تونل بر پاسخ لرزه‌ای سطح زمین با استفاده از روش تفاضل محدود

با افزایش روز‌افزون جمعیت شهری و ایجاد مشکلات ترافیکی، لزوم استفاده از فضاهای زیرزمینی در بخش حمل‌ونقل اجتناب‌ناپذیر است. تحقیقات اخیر نشان داده‌است که پاسخ لرزه‌ای سطح زمین بر روی تونل‌ها، می‌تواند از حرکت میدان آزاد در طول زلزله متفاوت باشد و الگوی انتشار امواج لرزه‌ای را تغییر دهد و باعث تغییر در پاسخ زمین و پی ساختمآن‌ها شود. با این حال تا کنون این تاثیرات در آیین‌نامه‌های لرزه‌ای برای طراحی سازه‌های سطحی لحاظ نشده‌است. در این تحقیق به روش تفاضل محدود با استفاده از نرم‌افزار FLAC 2D به بررسی اثرات حفر تونل بر روی تقویت امواج زلزله در سطح زمین پرداخته شده‌است. با مدل‌سازی‌های عددی صورت گرفته، تاثیر سرعت موج برشی خاک تحت امواج هارمونیک با فرکانس و دامنه‌های متفاوت در دو حالت با حضور تونل و میدان آزاد بررسی شده‌است. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که سختی خاک و پوشش تونل و هم‌چنین محتوای فرکانسی امواج، تاثیر بسزایی در پاسخ زمین می‌گذارد و می‌تواند حداکثر شتاب سطح زمین را در شرایط امواج هارمونیک تا حدود 3/1 و با اعمال شتاب‌نگاشت زلزله بم تا 7/1 برابر افزایش دهد. اثر حضور تونل تا فاصله 15 برابر شعاع آن بوده است و در فواصل بیشتر بی‌تاثیر می‌شود. ضرایب بدست آمده برای بزرگنمایی پاسخ زمین می‌تواند در پهنه‌بندی لرزه‌ای مناطق شهری و برای طراحی لرزه‌ای سازه‌های سطحی در محدوده تحت تاثیر تونل، مورد استفاده قرار گیرد