ارزیابی اثرات حفر تونل بر پاسخ لرزه ای سطح زمین با استفاده از روش تفاضل محدود

با افزایش روز افزون جمعیت شهری و ایجاد مشکلات ترافیکی، لزوم استفاده از فضاهای زیرزمینی در بخش حمل ونقل اجتناب ناپذیر است. تحقیقات اخیر نشان داده است که پاسخ لرزه ای سطح زمین بر روی تونل ها، می تواند از حرکت میدان آزاد در طول زلزله متفاوت باشد و الگوی انتشار امواج لرزه ای را تغییر دهد و باعث تغییر در پاسخ زمین و پی ساختمآن ها شود. با این حال تا کنون این تاثیرات در آیین نامه های لرزه ای برای طراحی سازه های سطحی لحاظ نشده است. در این تحقیق به روش تفاضل محدود با استفاده از نرم افزار FLAC 2D به بررسی اثرات حفر تونل بر روی تقویت امواج زلزله در سطح زمین پرداخته شده است. با مدل سازی های عددی صورت گرفته، تاثیر سرعت موج برشی خاک تحت امواج هارمونیک با فرکانس و دامنه های متفاوت در دو حالت با حضور تونل و میدان آزاد بررسی شده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که سختی خاک و پوشش تونل و هم چنین محتوای فرکانسی امواج، تاثیر بسزایی در پاسخ زمین می گذارد و می تواند حداکثر شتاب سطح زمین را در شرایط امواج هارمونیک تا حدود 3/1 و با اعمال شتاب نگاشت زلزله بم تا 7/1 برابر افزایش دهد. اثر حضور تونل تا فاصله 15 برابر شعاع آن بوده است و در فواصل بیشتر بی تاثیر می شود. ضرایب بدست آمده برای بزرگنمایی پاسخ زمین می تواند در پهنه بندی لرزه ای مناطق شهری و برای طراحی لرزه ای سازه های سطحی در محدوده تحت تاثیر تونل، مورد استفاده قرار گیرد