بررسی عددی رفتار لرزه ای تونل قطارهای شهری واقع در خاک های روانگرا به صورت سه بعدی

سازه¬های زیرزمینی یکی از مهم¬ترین و امروزی¬ترین نیازهای شهرنشینی مدرن بوده و به طور تجربی سازه¬های زیرزمینی نسبت به سازه¬های سطحی از آسیب¬پذیری کمتری برخوردار هستند اما با پیشرفت تکنولوژی،امکان حفر سازه¬های زیرزمینی در بسیاری از شرایط زمین¬شناسی، امکان حفاری فضاهای زیرزمینی در ابعاد بزرگ، تبدیل شدن فضاهای حفاری زیرزمینی در بعضی مناطق به عنوان شریان¬های حیاتی و همچنین گزارشاتی که حاکی ازصدمه¬دیدگی و خسارات جدی به فضاهای زیرزمینی در مقابل بارگذاری زلزله می¬باشند، لزوم بررسی و تحلیل سازه¬های زیرزمینی در مقابل بارگذاری دینامیکی مانند امواج زلزله را اجتناب¬ناپذیر می¬نماید. روانگرایی به عنوان یکی از پیامدهای زلزله ، همواره یکی از نگرانی¬های اصلی مهندسین ژئوتکنیک در پروژه¬های مختلف بوده است. وقتی زلزله باعث روانگرا شدن خاک می¬شود، تنش مؤثر خاک کاهش می¬یابد که این امر کاهش مقاومت برشی آن را به دنبال خواهد داشت. اگر لایه¬¬ی خاک روانگرا در نزدیکی سطح زمین قرار داشته باشد امکان وقوع تغییرشکل¬های بزرگ وجود دارد. طبیعتاً تونل¬هایی که در چنین لایه¬ای ساخته می¬شوند تحت تأثیر پدیده روانگرایی قرار خواهند گرفت. در چنین شرایطی، ممکن است روانگرایی باعث وقوع نشست در زمین، تغییرشکل در تونل، شناور شدن سازه¬های زیرزمینی،کاهش ظرفیت باربری و افزایش فشارآب حفره¬ای شود. در این پایان¬نامه سعی شده است با شبیه¬سازی عددی تولید اضافه فشار آب حفره¬ای در اثر اعمال بار دینامیکی، رفتار سازه¬ی مدفونی که داخل این خاک قرار گرفته است بررسی شود. در این راستا از نرم افزار تفاضل محدود flac3d برای مدلسازی توده¬ی خاک و سازه¬ی تونل استفاده شده است. مدل رفتاری استفاده شده در این پایان¬نامه، مدل فین نام دارد که توانایی شبیه¬سازی تغییرات فشار آب حفره¬ای را دارد. نتایج به دست آمده حاکی از این است که اضافه فشار آب حفره¬ای ایجاد شده در خاک اطراف تونل، باعث بالازدگی قابل توجه در تونل می¬شود. همچنین با بررسی آثار پارامتر زاویه اصطکاک، این نتیجه حاصل شده است که افزایش این زاویه باعث کاهش اضافه فشار حفره¬ای ایجاد شده و کاهش میزان بالازدگی،خواهد شد.