Lav

جدول (۲-۱۳) مشخصات زلزله
۲-۶-۴-۳- پاسخ لرزه ای محل به انتشار امواج
به منظور در نظر گرفتن اثر خواص ماسه ای، دو حالت متراکم و سست ماسه در نظر گرفته شده است. از سوی دیگر محتوای فرکانسی زلزله بر پاسخ لرزه ای زمین با در نظر گرفتن حرکات زمین ذکر شده بررسی شده است. تحلیل ها در دو بخش انجام شده است: تجزیه و تحلیل زمین آزاد که فقط محیط خاک و بدون در نظر گرفتن سازه تونل است و تجزیه و تحلیل تونل شامل سازه تونل در محیط خاک است. شکل (۲-۳۰) اثر خاک های ماسه ای ذکر شده در هر محتوای فرکانسی با بیشینه شتاب روی محیط خاک طی زلزله در تجزیه و تحلیل زمین آزاد در مرکز مدل را ارائه می­دهد.
این را می توان از نمودار هایی که بطور کلی برای همه زلزله ها که امواج در روی سطح هر دو خاک تقویت می شوند را دید. به استثنای ماسه سست که زلزله با محتوای فرکانس بالا (Hav) میرا می گردد. زیرا فاصله بین پریود خاک با زلزله زیاد است، تأثیر کمی دارد. در زلزله Lav ، ماسه سست تقویت شدید را روی سطح خاک را نشان می دهد در حالی که زلزله Hav در خاک متراکم امواج لرزه ای بیشتر از ماسه سست تقویت می شوند. این نتایج را می توان به این صورت که سختی بالای ماسه متراکم و در نتیجه نزدیک بودن پریود کوتاه خاک به پریود زلزله با فرکانس بالا (Hav) توجیه کرد بنابراین ماسه متراکم حرکات زمین Hav را تقویت می کند در حالی که ماسه سست پریود طولانی دارد و نزدیک به فرکانس زلزله Lav است آنگاه بیشترین تقویت برای زلزله Lav در ماسه سست اتفاق می افتد.

شکل (۲-۳۱) اثر محتوای فرکانسی زلزله را روی پاسخ لرزه ای خاک تونل، به ترتیب روی ماسه شل و متراکم را نشان می دهد. هر دو نمودار نشان می دهد که بیشینه تقویت در سطح جدایش خاک و تونل، به دلیل اندرکنش خاک تونل رخ می دهد اما مقدار این تقویت در هر محتوای فرکانسی متفاوت است. بیشترین تقویت در ماسه سست و متراکم به ترتیب Lav و Hav زلزله رخ می دهد. ماسه متراکم به دلیل سختی بالا و پریود کوتاه، در زلزله با محتوای فرکانسی بالا تقویت می کند در حالی که ماسه سست پریود طولانی دارد حداقل مقدار تقویت در زلزله Hav را دارد. با مقایسه این دو نمودار می توان استنتاج کرد که مقدار تقویت روی سطح جدایش تونل خاک در ماسه متراکم خیلی بالاتر از ماسه سست است زیرا ماسه سست پتانسیل میرایی بالایی دارد. به عنوان مثال، بیشینه شتاب در سطح جدایش در ماسه سست برای زلزله Lav، m/s² ۵ در حالی که مقدار برای ماسه متراکم m/s² ۴۰است.
شکل (۲-۳۰) اثر ماسه خشک روی پاسخ لرزه ای خاک محل با محتوای فرکانسی متفاوت
شکل (۲-۳۱) اثر محتوای فرکانسی زلزله روی شتاب ماکزیمم بر سیستم خاک تونل برای ماسه سست و ماسه متراکم
۲-۶-۴-۴- پاسخ لرزه ای سیستم خاک تونل با توجه به اندرکنش خاک تونل
بررسی پاسخ لرزه ای محل با انتشار موج های لرزه ای بیشترین تقویت موج روی سطح جدایش خاک تونل به خصوص در خاک ماسه ای متراکم اتفاق می افتد. این تقویت پتانسیل خرابی را روی سطح جدایش را در اثر امواج لرزه ای را افزایش می دهد. با دقت روی تنش کرنش پخش شده که در طول زلزله روی سطح جدایش خاک تونل اتفاق می افتد از اهمیت بالایی برای فهمیدن اندرکنش خاک تونل بر خوردار است. بنابراین بیشینه تنش کرنش اصلی پارامترهای انتخابی جهت آنالیز اندرکنش خاک تونل برای مطالعه حاضر است.
بیشینه مقدار تنش اصلی در سطح جدایش خاک تونل برای ماسه شل و متراکم برای محتوای فرکانسی زلزله پایین، متوسط، بالا در شکل (۲-۳۲) نشان داده شده است. محور افقی این نمودار قطر خارجی تونل را نشان می­دهد (صفر مربوط به نقطه بالایی و دیگر نقاط انتخابی بر اساس فاصله از نقطه بالایی در جهت عقربه های ساعت).
با توجه به شکل (۲-۳۱) دیده می شود که به طور کلی مقدار حداکثر تنش اصلی در ماسه متراکم بالاتر از ماسه سست است چون مقدار تقویت در سطح جدایش خاک تونل بالاتر است. از سوی دیگر مقدار کمینه تنش اصلی در روی محیط تونل در نقاط بالایی و پایینی تونل (مقدار برابراز صفر تا ۴/۹ متری از محیط تونل در محور افقی) در هر خاک و همه زلزله ها است. می توان نتیجه گرفت از نمودار تنش های اصلی برای محیط تونل در زلزله Lav برای هر دو خاک در مقایسه با دیگر زلزله ها بالاتر است.
شکل (۲-۳۲) بیشینه تنش اصلی روی سطح جدایش در ماسه سست و متراکم تحت محتوای فرکانسی کم، متوسط و بالا
با توجه به شکل (۲-۲۹) دیده می­ شود که به طور کلی مقدار حداکثر تنش اصلی در ماسه متراکم بالاتر از ماسه سست است چون مقدار تقویت در سطح جدایش خاک تونل بالاتر است. از سوی دیگر مقدار کمینه تنش اصلی در روی محیط تونل در نقاط بالایی و پایینی تونل (مقدار برابراز صفر تا ۴/۹ متری از محیط تونل در محور افقی) در هر خاک و همه زلزله ها است. می توان نتیجه گرفت از نمودار تنش های اصلی برای محیط تونل در زلزله Lav برای هر دو خاک در مقایسه با دیگر زلزله ها بالاتر است.
شکل (۲-۳۳) بیشترین تنش اصلی روی سطح جدایش برای خاک سست و متراکم با محتوای فرکانس زلزله ای کم، متوسط و بالا را ارئه می دهد. همانطور که از نمودار ها می توان دید بیشینه مقدار تنش اصلی به طور کلی در زلزله Lav در هر دو خاک ماسه ای متراکم و سست بالاتر است. چون با توجه به شکل (۲-۳۲) مقدار بالاتر تنش اصلی برای هر دو خاک در زلزله Lav است. روند عمومی از این نمودار ها همچنین نشان می دهد که مقدار کرنش در نقاط پایین و بالای محیط تونل کمتر است در حالی که با نتایج بیشینه تنش اصلی مطابقت دارد.
شکل (۲-۳۳) بیشینه کرنش اصلی روی سطح جدایش در ماسه سست و متراکم تحت محتوای فرکانسی کم، متوسط و بالا
۲-۶-۴-۵- نتایج
به طور کلی امواج لرزه ای در سطح خاک زمین آزاد برای هر دو خاک ماسه ای تقویت می شود.
بشترین تقویت برای آنالیز زمین آزاد در ماسه متراکم و شل به ترتیب با محتوای فرکانسی بالا (Hav)، و پایین(Lav)، اتفاق افتاده است. این بدان معناست که پریود کوتاه محل زلزله Hav را تقویت می کند در حالی که پریود طولانی محل زلزله Lav را تقویت می­ کند.
بیشترین تقویت روی سطح جدایش سیستم خاک تونل به دلیل اندر کنش خاک - تونل اتفاق می افتد. این تقویت در خاک متراکم در مقایسه با خاک سست بالاتر است.
بیشترین تقویت برای خاک سست در زلزله Lav است در حدود ۲۴ برابر شتاب سنگ بستر و این مقدار برای خاک متراکم در زلزله Hav معادل ۴۰ برابر شتاب سنگ بستر است.
بیشینه تنش اصلی برای هر دو خاک روی سطح جدایش تونل با زلزله Lav است. مقدار بیشینه تنش اصلی بر روی محیط تونل متفاوت است و کمینه مقدار روی نقاط بالایی و پایینی تونل قرار دارد.
بیشینه کرنش اصلی برای هر دو خاک روی سطح جدایش خاک تونل با زلزله Lav است وکمینه مقدار روی نقاط بالایی و پایینی است.(عاشق آبادی و متین منش، ۲۰۱۱)
۲-۶-۵- اثر ارتفاع خاک روی سنگ بستر در رفتار لرزه ای اندر­کنش تونل ها و خاک
۲-۶-۵-۱- مقدمه
امواج زلزله به هنگام حرکت از سنگ بستر، بسته به نوع و ضخامت خاک از سنگ بستر ممکن است تشدید یا میرا شوند. بنابراین یکی از پارامترهای مؤثر در پاسخ لرزه ای تونل ها، ارتفاع خاک روی سنگ بستر تا زیر تونل می­باشد. در این مقاله که توسط محسن عاشق آبادی و محمد علی رهگذر در سال ۱۳۸۹ انجام داده اند به منظور مطالعه این پارامتر بر اندرکنش لرزه ای تونل و خاک چند نوع خاک ماسه ای و رسی در عمق های مختلف نسبت به سنگ بستر تا زیر تونل در نظر گرفته شده و از یک زلزله واقعی با فرکانس محتوای شدید استفاده گردیده است.
از جمله مهمترین مشکلات در تحلیل پدیده اندرکنش خاک و تونل انتخاب مدل مناسب برای خاک است. در این مقاله برای مدل خاک تونل از المان های محدود استفاده شده است. تمامی خاک های مورد استفاده در مدل های خاک تونل مطابق با آیین نامه ۲۸۰۰ ایران می­باشد. مشخصات این خاک ها در جدول (۲-۱۴) آمده است. جهت انجام آنالیز دینامیکی خاک تونل نیاز به ماتریس میرایی سیستم مربوطه می باشد. ضرایب وماتریس میرایی را مطابق روش رایلی که در آن درصد میرایی را در مود اول %۵ فرض می کند بدست آمده اند. سیستم های خاک سازه در این مقاله به کمک نرم افزار المان محدود ABAQUS v_6.8 مدل سازی و تحت زلزله واقعی تحلیل شدهججاند.
جدول (۱۴-۲) مشخصات خاک ها

E(Pa)

نوع زمین

G(Pa)

نوع
خاک

عمق (m)

عمق (m)