طراحی و ارزیابی تونل ها در مناطق شهری-دستاورد ها و چالش های مدلسازی

Abstract

امروزه با پیشرفت فناوری، سهولت نسبی در حفاری و ساخت سازه‌های زیرزمینی، محدودیت‌های فضاهای سطحی، برای اجرای طرح‌های عمرانی و نیز به واسطه مسائل سیاسی و امنیتی، توجه بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به احداث سازه‌های زیرزمینی برای کاربردهای عمرانی معطوف شده است. از میان آن‌ها، تونل‌های شهری علاوه بر کاهش تاثیرات مخرب زیست محیطی، کوتاه‌تر نمودن مسیرها و بهبود کارائی ترافیک، به سبب استفاده عمومی و طولانی مدت از آن‌ها، بایستی دارای ایمنی بالایی باشند. تونل‌ها به عنوان پروژه‌های بزرگ ملی و سرمایه گذاری‌های زیربنایی درنظر گرفته می شوند و هزینه‌های هنگفتی در سراسر جهان برای ساخت این سازه‌ها هزینه می‌شود. با نگاه به گذشته، سازه‌های زیرزمینی نسبت به سازه‌های سطحی در برابر بارهای دینامیکی آسیب کمتری را متحمل شده اند. در سال‌های اخیر زلزله‌های بزرگی مانند زلزله 1995 کوبه در ژاپن، 1999 چی‌چی در تایوان، 1999 کوکالی در ترکیه و 2008 ونچوان در چین باعث شده اند سازه‌های زیرزمینی خطرات قابل ملاحظه ای را تجربه کنند. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد ایمنی تونل‌ها در مناطق فعال لرزه‌ای مسئله بسیار مهمی است اما این مسئله هنوز به صورت کامل شناخته نشده است یا حداقل در هنگام ارزیابی و طراحی به خوبی بررسی نشده است. زمین لرزه‌ها با وارد آوردن آسیب شدید یا تغییرشکل بیش از حد ساختار تونل، احتمالاً به طور قابل توجهی روی کارایی تونل‌ها تأثیر می گذارند. در این مقاله ابتدا پاسخ‌های ثبت شده تونل‌های واقعی در هنگام زلزله‌های گذشته، مکانیسم پاسخ لرزه‌ای تونل و پارامترهای موثر در پاسخ لرزه‌ای تونل‌ها بررسی می‌شود. در ادامه، خلاصه‌ای از مطالعات صورت گرفته در ارتباط پاسخ لرزه‌ای تونل‌ها با آزمایش‌های فیزیکی (آزمایش سانتریفیوژ، میز لرزش و آزمایش‌های استاتیکی) ارائه می‌دهد. به دنبال آن در مورد روش‌های تحلیلی، تجربی، شبه استاتیکی و عددی تحلیل دینامیکی تونل بحث می‌شود. در انتها نیز بحث ناهمگنی و کاربرد میدان تصادفی برای تحلیل دینامیکی پرداخته شده است و دستاوردها چالش‌های موجود در این زمینه مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این مقاله، خلاهای کلی موجود در درک پاسخ لرزه‌ای تونل‌ها در تلاش برای کار بیشتر در این موضوع‌ها توسط نویسندگان شناسایی شده است.