طیف‌های شتاب طرح لرزه‌ای سطح زمین تحت اثر تونل‌های مترو شهری با مقطع دایروی در خاک‌های آبرفتی

Abstract

متروهای شهری که با کمک ماشین‌های حفر تونل (TBM) با مقطع دایره‌ای ایجاد می‌گردند، کاربرد زیادی در زمینه حمل‌ونقل دارند. سازه‌های مدفون بسته به شکل هندسی، عمق دفن و پارامترهای مختلف ژئوتکنیکی و لرزه‌ای رفتار متفاوتی از خود در هنگام وقوع زلزله نشان می‌دهند. وجود این سازه‌ها در زمین باعث تغییر در وضعیت حرکت‌های لرزه‌ای در سطح زمین خواهد شد. طراحی سازه‌های سطح زمین در حوزه دور از گسل، با شتاب افقی حداکثر زمین در آن منطقه مرتبط است. لذا در این مطالعه سعی شد با تغییر در عمق جایگذاری، قطر، ضخامت پوشش تونل و همچنین تغییر در مشخصات خاک، فرکانس مجموعه خاک و تونل را تغییر داد و شتاب افقی ماکزیمم سطح زمین در حضور تونل را برای خاک نوع 4 بر اساس آیین‌نامه 2800 ایران محاسبه کرد. در نهایت رابطه‌ای بین شتاب ماکزیمم افقی سطح زمین و فرکانس مجموعه خاک و تونل منجر به تولید مؤلفه افقی طیف شتاب خواهد شد. نتایج نشان‌دهنده آن است که در اکثر نواحی بازه فرکانس مورد بررسی، شتاب‌های طیفی در مدل‌های بدون حضور تونل مقدار بیشتری را در مقایسه با مدل‌هایی که تونل در خاک مدفون‌اند، خواهد داشت. تقویت و عدم تقویت شتاب سطح زمین وابسته به پریود توده خاک و تونل، مشخصات مدل مورد بررسی و وضعیت نقطه مورد بررسی در سطح زمین نسبت به تونل است. تغییرات شتاب طیفی با پریود مدل‌های مورد بررسی در حالت عدم حضور تونل، به‌صورت تابع درجه سوم است. با استفاده از نرم‌افزار المان محدود Plaxis 2D و Ansys، مطالعه به‌صورت موردی به روی تونل متروی دهلی با مؤلفه‌های افقی زلزله‌های مشابه با خاک محل احداث انجام گرفت.