16235

16235

بررسي اثر جنس، شكل و محل قرارگيري جداسازهاي لرزه اي بر كاهش اثر انفجارهاي سطحي بر تونل هاي زيرزميني

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران- گرايش ژئوتكنيك

1393

1395/9/7

قابل بهره برداري

دكتر حميدرضا رازقي

دكتر حسين صالح زاده

مهندسي عمران

پژوهش حاضر به مدلسازي عددي كاهش اثر امواج ناشي از انفجار در خاك بر روي سازه¬هاي زيرزميني با استفاده از نرم¬افزار LS-DYNA پرداخته است. وقوع حملات تروريستي در دهه¬ي اخير و موشكباران مناطق مسكوني، محققين را بيش از پيش به كار در اين زمينه ترغيب كرده است. به منظور كاهش ارتعاشات در خاك از موانعي استفاده مي¬شود كه به آن¬ها جداساز ارتعاشي مي¬گويند. بارهاي ناشي از پديده¬ي انفجار در خاك در دو مكانيزم، به سازه¬هاي زيرزميني اعمال مي¬گردند؛ مكانيزم بارگذاري آني ناشي از انتشار امواج ضربه¬اي (shock) و مكانيزم بارگذاري اينرسي ناشي از وزن توده¬ي خاك. براي اعتبارسنجي مدل عددي از نتايج آزمايشات سانتريفيوژي ديويز استفاده شده است. پس از اعتبار سنجي نتايج، مطالعات پارامتري در چهار بخش صورت گرفت. در بخش اول، اثر جنس مصالح بر جداسازي ارتعاشات ناشي از انفجار بررسي گرديد. موانعي از جنس بتن، فوم با چگالي¬هاي متفاوت، ورق فولادي و مانع مركب فوم- بتن مدل گرديدند. نتايج مدلسازي عددي مويد نتايج به دست آمده از آزمايشات ديويز بودند. مانع مركب فوم- بتن بهترين عملكرد را از خود نشان داد. در بخش دوم، اثر محل قرارگيري مانع بر كاهش بارهاي ناشي از انفجار مورد بررسي قرار گرفت. به طور كلي، در انفجارها¬ي حوزه¬ي نزديك، هر چه مانع از ماده¬ي منفجره دورتر و به سازه¬ي زيرزميني نزديكتر باشد، عملكرد بهتري خواهد داشت. در بخش سوم، اثر شكل هندسي مانع بررسي گرديد. از بين چهار حالت بررسي شده، مانع مكعب مستطيل شكل مركب (بتن و فوم) بهترين عملكرد را از خود نشان داد. بعد از آن به ترتيب مانع استوانه¬اي شكل، مانع مكعب مستطيل بتني و مانع با شكل خطي قرار گرفتند. در بخش چهارم، اثر ارتفاع مانع مورد بررسي قرار گرفته است. با افزايش ارتفاع مانع، جداسازي ارتعاشي در فاز اوليه¬ي بارگذاري (بار شوك) پيوسته بهبود مي-يابد اما تاثير چنداني در فاز ثانويه¬ي بارگذاري مشاهده نمي¬گردد. واژه‌هاي كليدي: انفجار، سازه¬هاي زيرزميني، جداسازهاي ارتعاشي، نرم افزار LS-DYNA.

1395/10/18

1/7/2017 12:00:00 AM

In this study, the numerical modeling of mitigation of blast waves on underground structures with the use of LS-DYNA program was investigated. Most recently, lots of terrorist attacks have been occurred all over the world an​d so many researchers have been encouraged working in this field. There are different ways to reduce blast effects on underground structures. Vibration isolation with wave barriers is one of them. Wave barriers can be placed near explosive o​r near underground structures which respectly named active an​d passive isolation. Results show that there are two distinct loading mechanisms. The first, resulting directly from the propagation of stress waves an​d the second due to inertial loading from soil located between the crater an​d the structure. To validate the numerical model, Davies centrifuge tests is used. After validation of results, parametric studies were conducted in three sections. In the first section, the effect of barriers materials on the vibration isolation efficiency was investigated. Barriers made up of concrete, foam with different densities, steel sheet pile wall an​d a composite one (foam-barrier) were modeled. The numerical results were corresponded well with the results obtained from centrifuge tests. The composite barrier made up of concrete an​d foam, showed the best performance in reducing pressure, strain an​d acceleration. The rusults also show that the foam barrier can only mitigate blast-indued shock waves while concrete wall is effective in reducing the inertial loading. Sheet pile wall shows a similar trend to concrete wall. In the second part, the effect of barriers location on the vibration isolation efficiency was studied. Generally, the greater the distance of barrier from explosive, the higher vibration isolation efficiency. In the third section, the effect of barriers shape was investigated. Of the four cases examined, composite (foam-concrete) cube-shaped barrier had the best performance. After that, they were cylindrical-shaped, cube-shaped an​d linear-shaped barrier, respectively. It should be noted that the last three barriers were all made of concrete. Keywords: Blast, Underground structures, Vibration isolation, LS-DYNA software.