بررسی اثر زلزله و روانگرایی بر سازه های زیر زمینی و تونل در خاک های سست

روانگرایی یکی از مهمترین، پیچیده ترین و بحث انگیز ترین مباحث مهندسی ژئوتکنیک لرزه ای می باشد. پدیده روانگرایی پاسخ زهکشی نشده خاک های ماسه ای اشباع تحت بارهای استاتیکی یا دینامیکی می باشد. این پدیده که بیشتر در هنگام زلزله یا پس از اتمام آن مشاهده می گردد باعث ایجاد خرابی های مختلفی از جمله گسیختگی شیبها، گسیختگی شالوده ساختمان ها و پل ها و نیز شناورسازی سازه های مدفون می شود. لذا به علت عبور تونل قطار شهری اهواز از مسیری که شامل خاک سست اشباع در زیر سطح ایستابی که احتمال بروز روانگرایی وجود دارد، این نیاز را به وجود آورده است تا مسأله زلزله و احتمال رخداد روانگرایی و اثرات آن برسازه تونل مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. در بررسی و تعیین پتانسیل رخداد این پدیده مخرب در خاک روشهای متعددی از جمله روشهای تنش مبنا، کرنش مبنا و روش های عددی با کمک اجزای محدود و روشهای هوشمند وجود دارد. در این مطالعه برای بررسی رخداد پدیده روانگرایی در گمانه های مورد مطالعه در مسیر عبور تونل مترو در شهر اهواز از مقطع رودخانه کارون از دو روش تنش مبنا و روش عددی اجزای محدود استفاده شده است. در روش تنش مبنا، بر اساس نتایج آزمون های صحرایی عدد نفوذ استاندارد و روش سید و ضریب اطمینان در برابر روانگرایی خاک محاسبه شده و ترازهایی که ضریب اطمینان در آنها کمتر از 1 باشد مستعد رخداد روانگرایی می باشند. در روش دوم تعیین پتانسیل روانگرایی خاک در مقطع مورد مطالعه از دو مدل رفتاری مختلف خاک در آنالیز اجزای محدود استفاده شده است. این دو مدل رفتاری شامل مدل الاستوپلاستیک کامل موهر – کولمب و مدل سخت شدگی که بر اساس مدل موهر – کولمب شکل گرفته است، می باشند. در این بخش برای تعیین نقاط مستعد رخداد روانگرایی از ضریب فشار آب حفره ای که نسبت اضافه فشار آی حفرهای به تنش موثر محصوری اولیه در خاک می باشد استفاده می گردد. بر اساس مدل های آنالیز شده به روش اجزای محدود و نیز روش تنش مبنا مشاهده می شود که در ترازهای بالاتر یعنی در جائیکه تنش های موثر محصوری پایین تر است، احتمال رخداد پدیده روانگرایی بیشتر است. همچنین مشاهده شد که خاک ماسه یا ماسه سیلتی مستعد ترین خاک برای وقوع روانگرایی می باشد. همچنین در بررسی اثر روانگرایی بر تونل،سازه تونل بر روی خاک روانگرا شده مدل شده و مشاهده شد که نیروهای غشایی در المان پوسته افزایش چشمگیری پیدا می کند.