شماره ركورد
31314
پديد آورنده
شقايق بابائي نژاد
عنوان
ارزيابي اثر شكل تونل بر آسيبپذيري آن تحت بار لرزهاي در خاكهاي رسي
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
عمران ژئوتكنيك
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/3/20
استاد راهنما
عليرضا سعيدي عزيزكندي
استاد مشاور
-
دانشكده
عمران
چكيده
تجربه زلزلههاي بزرگ و افزايش آگاهي نسبت به خطرات حاصل از زلزله در سالهاي اخير باعث شده تا درك عميقتري از عوامل مؤثر بر رفتار سازههاي زيرزميني فراهم شود. آسيبهاي مشاهدهشده در اين سازهها ضرورت ارزيابي دقيق سطوح شكنندگي آنها را براي كاهش آسيبپذيري در برابر زلزلههاي آينده بهخوبي نمايان ميسازد. انتخاب شكل مقطع و ابعاد تونل، تابع هدف احداث تونل، سيستم حفر و روش نگهداري دائمي آن است. در مواردي كه استفاده از شكلهاي مختلف امكانپذير باشد بايد شكلي را انتخاب كرد كه هزينههاي كلي احداث تونل به حداقل برسد. اين پژوهش با هدف بررسي تأثير شرايط هندسي مقطع تونل بر رفتار لرزهاي آن تحت بارگذاري لرزهاي مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا مروري بر روشهاي تحليل لرزهاي فضاهاي زيرزميني و مطالعات انجامشده درزمينه منحنيهاي شكنندگي صورت پذيرفت. بعد از انجام صحت سنجي، تحليل عددي تاريخچه زماني ديناميكي بر روي تونل با سه مقطع دايرهاي، مربعي و نعلاسبي با استفاده از تئوري حداكثر درستنمايي (لايكليهود) انجام شد. بهمنظور تحليل و صحت سنجي از نرمافزار اجزا محدود آباكوس استفاده شد. تونلها تحت بارگذاري لرزهاي شتابنگاشتهاي 37 ركورد زلزله قرار گرفتند و سطوح آسيب بر مبناي نسبت ممان خمشي و نيروي محوري بدست آمده از تحليل لرزهاي از ديواره تونل تعريف شدند. درنهايت منحنيهاي شكنندگي بهعنوان يك روش احتمالاتي براي نمايش ميزان آسيبپذيري لرزهاي مقاطع تونل در تمامي سطوح آسيب ترسيم شدند. مشاهده شد كه در حالتي كه منحني شكنندگي بر مبناي سطوح آسيب تعريفشده بر مبناي ممان خمشي رسم شدند، تونل مربعي و دايرهاي به ترتيب در معرض بيشترين و كمترين سطوح آسيب قرارگرفتهاند. همچنين در ترسيم اين منحنيها با استفاده از سطوح آسيب تعريفشده بر مبناي نيروي محوري با توجه به اينكه بيشترين نيروي محوري در تونل با مقطع دايرهاي رخداده است، اين تونل در معرض سطوح آسيب شديدتري نسبت به دو شكل ديگر قرار دارد. با توجه به اينكه نسبت بزرگنمايي شتاب در اكثر ركوردهاي زلزله در سه مقطع تونل نسبتاً برابر است ميتوان دريافت كه حداكثر شتاب در ديواره تونل وابستگي كمي به هندسه ديواره تونل دارد.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/07/12
عنوان به انگليسي
Investigating Seismic Vulnerability of Tunnels in Clay: The Role of Shape
تاريخ بهره برداري
6/9/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
شقايق بابايي نژاد
چكيده به لاتين
Recent powerful earthquakes have highlighted the importance of understanding how underground structures react during seismic events. The damage observed emphasizes the need to assess the vulnerability of these structures to minimize potential damage in future quakes.
The design of a tunnel, including its shape and size, is driven by its intended use, the excavation method employed, and the chosen approach for long-term upkeep. When feasible, opting for a design that minimizes overall construction costs is ideal.
This study focuses on how the shape of a tunnel section impacts its performance during earthquakes. We began by examining existing methods for analyzing the seismic behavior of underground structures and reviewed research on fragility curves, which assess a structure's vulnerability to earthquakes. Following this review, we employed a numerical technique called dynamic time history analysis to evaluate three different tunnel shapes: circular, square, and horseshoe. This analysis used the principle of maximum likelihood for data validation.
We utilized Abaqus finite element software to analyze and validate the models. The tunnels were subjected to seismic loads derived from the accelerograms of 37 earthquakes. To assess damage, we defined levels based on the ratio of bending moment and axial force obtained from the analysis. Finally, fragility curves were generated using a probabilistic method to illustrate the seismic vulnerability of each tunnel section across all damage levels.
The analysis revealed that square and circular tunnels exhibited the highest and lowest vulnerability, respectively, when the fragility curve was based on bending moment damage. Conversely, when the curve considered axial force, the circular tunnel showed the greatest potential for damage due to experiencing the highest maximum axial force. Interestingly, the peak acceleration within the tunnel walls displayed minimal dependence on the tunnel geometry across the earthquake records, suggesting that the amplification ratio is relatively consistent for all three shapes.
كليدواژه هاي فارسي
منحني شكنندگي , تئوري احتمال حداكثر درستنمايي , تحليل لرزهاي تونل
كليدواژه هاي لاتين
fragility curve , maximum likelihood theory , tunnel seismic analysis
Author
Shaghayegh Babaeinejad
SuperVisor
Dr. Alireza Aziz candi