بررسی تاثیر انفجار بر تونل های مترو به روش عددی؛ مطالعه موردی تونل متروی مشهد

توسعه شبکه حمل و نقل شهری از الزامات توسعه شهرهای بزرگ به شمار می رود. بخشی از این توسعه، مرهون ساخت تونل های مترو و راه اندازی شبکه های قطار شهری می باشد. از طرفی دیگر در زمان بحران می توان از ایستگاه ها و تونل های زیرزمینی مترو به عنوان فضاهای امن استفاده کرد. بنابراین باید پایداری این سازه ها در برابر خطرهای احتمالی ناشی از انفجار و برخورد پرتابه بررسی گردد. در این پژوهش با استفاده از روش تفاضل محدود به بررسی تاثیر انفجار سطحی بر روی مقطع مشخصی از مسیر تونل متروی مشهد پرداخته شده است. سپس تاثیر تغییر پارامترهای ژئوتکنیکی همانند زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، مدول الاستیسیته و مقدار میرایی خاک بر روی رفتار تونل های زیرزمینی بررسی شده است. همچنین با توجه به امکان تغییر عمق قرارگیری تونل، موقعیت ماده منفجره و مقدار ماده منفجره، تاثیر تغییر این پارامترها نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که تونل متروی مشهد تحت اثر انفجار سطحی معادل 100 کیلوگرم tnt پایدار می ماند. با مطالعه بر روی میزان تاثیر پارامترهای ژئوتکنیکی مشاهده شده است که افزایش زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، مدول الاستیسیته و مقدار میرایی خاک سبب کاهش تغییر شکل قائم تاج تونل، تغییر شکل افقی دیواره تونل، نیروی محوری و لنگر خمشی بوجود آمده در المان قرار گرفته در مرکز تاج تونل می شود. نتایج نشان دادند که با افزایش عمق قرارگیری تونل میزان تغییر شکل قائم تاج تونل، تغییر شکل افقی دیواره، نیروی محوری و لنگر خمشی بوجود آمده در المان تاج تونل افزایش می یابد. از طرفی دیگر با افزایش عمق قرارگیری تونل اختلاف بین این مقادیر در حالت های دینامیکی و استاتیکی کاهش می یابد، که این امر نشان دهنده کاهش میزان تاثیر بار دینامیکی در اثر میرایی می باشد. با افزایش فاصله افقی مرکز انفجار از مرکز تاج تونل، تغییر شکل قائم تاج تونل، تغییر شکل افقی دیواره، نیروی محوری و لنگر خمشی المان تاج کاهش می یابد. همچنین با افزایش جرم ماده منفجره تغییر شکل قائم تاج، تغییر شکل افقی دیواره، نیروی محوری و لنگر خمشی المان تاج تونل افزایش می یابد.