مطالعه اثر سازه زيرزميني بر پاسخ لرزه‌اي در سطح زمين به كمك مدل‌سازي فيزيكي و عددي

دكتري

چكيده مدتهاست كه نقش اثرات محلي ساختگاه در شدت بخشيدن به لرزش‌‌هاي زمين نمايان شده است. شرايط محلي ساختگاه بر كليه خصوصيات مهم حركت نيرومند زمين شامل دامنه، محتواي فركانسي و مدت زلزله اثر قابل ملاحظه اي مي گذارد. مواردي نظير هندسه ساختگاه، خواص مصالح لايه‌‌هاي زيرسطحي، توپوگرافي ساختگاه و خصوصيات حركت ورودي عواملي شناخته شده بر اثرات محلي ساختگاه مي باشند كه به تدريج با مشخص گرديدن اهميت آنها اثرات آن به شكل آيين نامه اي درآمده اند. از جمله مواردي كه در سالهاي اخير توجه محققين بسياري را به خود معطوف نموده است، تاثير حضور فضاهاي زيرزميني طبيعي مانند غارها و حفرات زيرزميني و يا سازه‌‌هاي زيرزميني ساخت بشر نظير تونل‌‌هاي داخل شهري بر پاسخ لرزه اي ساختگاه به ويژه در سطح زمين ‌‌مي‌باشد. هر چند اهميت حضور فضاها و سازه‌‌هاي زيرزميني بر پاسخ لرزه اي ساختگاه و به ويژه در سطح زمين بر اساس مطالعات تحليلي و عددي و كم و بيش آزمايشگاهي مشخص گرديده است وليكن به دليل نبود مطالعات مدون آزمايشگاهي و يا عددي با پشتوانه مطالعات آزمايشگاهي، نتايج حاصل محدود به شرايط خاص بوده و جمعبندي در اين زمينه را مشكل ساخته است. تحقيق حاضر به بررسي مساله مطرح شده در خصوص اثرات ساخت سازه‌‌هاي زيرزميني بر پاسخ لرزه‌اي سطح زمين به كمك مدل‌سازي فيزيكي با دستگاه سانتريفيوژ و ميزلرزه به همراه مدل‌هاي عددي اعتباريافته بر مبناي نتايج آزمايش‌ها پرداخته است. در آزمايش‌هاي انجام شده با سانتريفيوژ اثرات تونل مترو جعبه اي شكل واقع در شهر سئول كره جنوبي بر پاسخ شتاب سطح زمين بررسي شده است. به عنوان هدف اصلي اين پايان نامه در بخش بعدي به كمك آزمايش‌هاي ميزلرزه انجام شده و مدل‌سازي‌‌هاي عددي صورت گرفته به بررسي اثر حضور تونل مترو شهر تهران بر شتاب سطح زمين براي انواع مختلف خاك بر اساس استاندارد 2800 پرداخته شده است. بر اساس مطالعات آزمايشگاهي و مدلسازي هاي عددي چنين نتيجه شد كه الگو و ميزان بزرگنمايي شتاب در سطح زميننسبت به ميدان آزاد تابع پارامترهاي بي بعد پريود بي بعد (D/λ)، عمق بي بعد (h/a)،فاصله افقي بي بعد (X/a) و ضريب انعطاف‌پذيري (J) ‌‌مي‌باشد.تونل در محدوده پريود بي بعد بين 3 تا 10 باعث بزرگنمايي پاسخ سطح زمين نسبت به ميدان آزاد مي شود. براي نسبت عمق بي بعد كمتر از 3 و در فاصله -10<X/a<10 اثر تونل بر شتاب سطح زمين مشهود مي باشد. ضريب انعطاف پذيري نيز ميزان بزرگنمايي را تحت تاثير قرار مي‌دهد بدين صورتكه تونل بدون پوشش داراي بيشترين پاسخ بوده و براي ضريب انعطاف پذيري برابر با 1، اثر تونل بر شتاب سطح زمين از بين مي‌رود. در پايان به عنوان نتيجه كاربردي تحقيق حاضر با مطالعه عددي اثر تونل مترو بر شتاب سطح زمين در شهر تهران، چنين نتيجه شد كه تونل مترو پاسخ لرزه اي ساختمان‌‌هاي حداكثر تا 3 طبقه (با ارتفاع كمتر از 10 متر) كه در فاصله حداكثر 40 متر از طرفين تونل واقع هستند را تحت تاثير قرار مي‌دهد. واژه‌هاي كليدي:سازه زيرزميني، تونل، پاسخ لرزه اي، شتاب، سطح زمين، مدل‌سازي فيزيكي، ميزلرزه، سانتريفيوژ، مدل‌سازي عددي.

186967

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر عباس قلندرزاده

خاك و پي

دكتر محمدحسن بازيار