فهرست مطالب

مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی - سال سوم شماره 2 (زمستان 1393)

نشریه مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی
سال سوم شماره 2 (زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/11/15
  • تعداد عناوین: 5
|
  • ماهان پاسدارپور، شهرام وهدانی صفحات 101-118
    این مقاله قصد دارد که با استفاده از تحلیل بارافزون به تحلیل لرزه ای بر مبنای عملکرد پوشش تونل های کم عمقی که در خاک ساخته شده اند و تحت بارگذاری موج برشی قائم قرار گرفته اند بپردازد. تحلیل بارافزون یک تحلیل استاتیک غیرخطی است که بر اساس جابجا کردن جانبی مدل دو بعدی خاک و تونل عمل می کند. این تحلیل تنها مود تغییر شکل اعوجاج (رکینگ) مقطع عرضی پوشش تونل را ارزیابی می کند و نسبت به سایر روش های عددی تحلیل لرزه ای دارای مزیت استفاده از طیف شتاب پاسخ استاندارد نهشته ی خاکی به عنوان تقاضای لرزه ای می باشد. در ابتدا پاسخ یک تونل نمونه بر اثر چهار زلزله به طور جداگانه به وسیله تحلیل بارافزون محاسبه شد. در ادامه روش بکارگیری یک طیف استاندارد نمونه به عنوان تقاضا در تحلیل بارافزون بیان گردید که در آن از طیف استاندارد ساختمان فیما 302 استفاده شد. نتایج تحلیل بارافزون با انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفت و روش تحلیل بارافزون تایید شد. با این وجود برای بکارگیری این روش به مطالعات بیشتری جهت ارائه یک طیف استاندارد قابل قبول، که با طبیعت ژئوتکنیکی نهشته خاکی حاوی تونل کم عمق سازگاری داشته باشد، الزامی است.
    کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی، فیما 302، رکینگ، تغییر شکل اعوجاجی، نقطه عملکرد، تحلیل بار افزون، پوشش تونل کم عمق، طیف شتاب پاسخ استاندارد
  • ابوالقاسم مظفری شمس، سیامک هاشمی، اصغر مولایی صفحات 119-131
    در فرآیند برنامه ریزی برای احداث فضاهای زیرزمینی شهری، توجه به حقوق خصوصی و عمومی امری ضروری بوده و از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بی توجهی به حقوق عوامل ذی نفع، موثر و نقش پرداز در احداث این فضاها می تواند به بی عدالتی، نارضایتی مالکین و عدم موفقیتدر کاربری این فضاها منجر شود. تعیین دقیق مرز مالکیت فضاهای زیرسطحی در کشورها و مناطق مختلف دنیا متفاوت است. هدف این مقاله تبیین اهمیت، ضرورت و ملاحظات حقوقی، مالکیتی و تحقق پذیری فضاهای زیرسطحی در کلان شهرها است که به روش تحقیق تحلیلی با استفاده از اسناد و مدارک کتابخانه ای، تطبیقی با بهره گیری از نتایج پژوهش و تحقیق انجمن بین المللی تونل (ITA) و مطالعات صورت گرفته در سطح تهران انجام شده است. در این مقاله پس از مروری تحلیلی بر ضرورت های استفاده از فضاهای زیرسطحی، به فرآیند برنامه ریزی و جنبه های مختلفی که در طراحی این فضاها باید مورد نظر باشد اشاره می شود.در ادامه قوانین و ملاحظات حقوقی و مالکیتی موجود برخی کشورها برای احداث و توسعه فضاهای زیر سطحی بررسی و با هم مقایسه می شوند و به طور خاص به وضعیت قوانین و مقررات کشور ایران پرداخته و در جهت تدوین و تبیین آنها نتیجه گیری و پیشنهاداتی ارایه می شود. بررسی های انجام شده نشان می دهد الگوی جامعی که توانسته باشد همه مسایل مرتبط با احداث و بهره برداری از این فضاها را حل کرده باشد وجود ندارد و هر کشوری متناسب با دیدگاه های اقتصادی و اجتماعی خود مقرراتی را وضع نموده است. در ایران با توجه به نیاز مبرم به استفاده از زیر سطح زمین در کلان شهرها و بار حقوقی و چالش مالکیتی که احداث این فضاها به ویژه عدم رعایت حریم آنها می تواند برای مدیریت شهری و مالکین خصوصی ایجاد کند، و همچنین نگرش های مختلفی که در سطح تصمیم گیران در رابطه با حدود مالکیت وجود دارد، ضروری است با نگاه ویژه به این طرح ها از جانب نهادهای قانون گذار، نسبت به شفاف سازی و وضع قوانین مورد نیاز برای اجرا، بهره برداری و نگهداری آنها گام اساسی برداشته شود.
    کلیدواژگان: فضاهای زیرسطحی، حقوق و مالکیت، فرایند توسعه زیرسطحی، تحقق پذیری
  • علیرضا کارگر، رضا رحمان نژاد، محمد علی حاج عباسی صفحات 133-144
    در این مقاله راه حلی تحلیلی برای تعیین میدان تنش در اطراف مغارهای گازی، تحت فشار داخلی ثابت، ارائه می شود. توده سنگ بصورت الاستیک و ایزوتروپ در نظر گرفته شده است. بعلت پیچیدگی در حل مساله برای شکل غیردایروی مغار، توابع پتانسل مختلط موسخلیشویلی همراه با نگاشت همدیس مورد استفاده قرار گرفته اند. در نهایت جوابهای تحلیلی با مقادیر بدست آمده از نرم افزار اجزاء محدود Phase 2 برای دو حالت مدل وزن دار و بدون وزن مقایسه شده اند که همگرایی خوبی را بین جوابها نشان می دهد. تنها در نقاطی از دیواره که انحناء و درنتیجه تمرکز تنش بیشتر است اختلاف میان جوابها افزایش می یابد. از این روش می توان بعنوان روشی با فرایند حل سریع و دقتی بمراتب بیشتر از روش های عددی در تحلیل تنش اطراف حفریات غیردایروی و یا در مسائل آنالیز برگشتی به منظور بدست آوردن پارامترهای توده سنگ استفاده نمود.
    کلیدواژگان: مغار، الاستیسیته خطی، توابع پتانسیل مختلط، نگاشت همدیس
  • صادق طریق ازلی، محمد غفوری، غلامرضا لشکری پور، جعفر حسن پور صفحات 145-159
    یک خاک ایده آل برای ماشین EPB خاکی است که پس از حفاری و ورود به اتاقک فشار، تبدیل به یک ماده پلاستیک و خمیری با قابلیت اعمال فشار به سینه کار باشد. بدیهی است که یک خاک واقعی در طبیعت به ندرت دارای چنین ویژگی هایی می باشد. بنابراین همیشه سعی می شود با تزریق فوم به مصالح جمع شده در اتاقک فشار، خاکی با خصوصیات مذکور را بدست آورد. به افزودن فوم و پلیمر به خاک، عملیات بعمل آوری می گویند. در تونلسازی با ماشین EPB رفتار خاک حفاری شده از هنگامیکه در جلوی کاترهد ماشین با فوم مخلوط می شود تا زمانیکه از نقاله مارپیچ خارج می شود بستگی به ویژگی کارپذیری خاک بعمل آوری شده دارد که معمولا با آزمایش اسلامپ ارزیابی می گردد. عواملی که بر روی کارپذیری خاک موثر هستند شامل شاخص استحکام، درصد رطوبت، مقدار ذرات ریزدانه و نسبت تزریق فوم (FIR) می باشند. هدف اصلی این مقاله بررسی تاثیر پارامترهای فوق بر روی کارپذیری خاک بعمل آوری شده با فوم می باشد. در این مطالعه، به منظور دست یافتن به یک رابطه تجربی بین دو متغیر مستقل (شامل: درصد ریزدانه و پارامترهای کمی تزریق فوم) و متغیر وابسته (مقدار افت اسلامپ) ابتدا آزمون های آزمایشگاهی ترکیب فوم و خاک با محتوای رطوبت 15 درصد و شاخص استحکام 75/0 تا 1 انجام شد. سپس رابطه بین متغیرهای مختلف بوسیله مدل های رگرسیون چند متغیره مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که یک رابطه معنی دار بین آنها وجود دارد و کارپذیری مناسب در شرایطی بدست می آید که مقدار ذرات ریزدانه ی خاک بین 25 تا 60 درصد باشد.
    کلیدواژگان: ذرات ریزدانه، اسلامپ، بعمل آوری خاک، تونل، فوم، EPB، کارپذیری
  • وهاب بشارت، جعفر بلوری بزاز * صفحات 160-169

    تونل های زیرزمینی با مقطع دایروی امروزه کاربرد زیادی در زمینه حمل و نقل دارند. یکی از بارزترین کاربردهای آن، متروهای شهری است که با کمک ماشین های حفر تونل (TBM) ایجاد می گردد. بررسی رفتار اینگونه سازه ها در برابر زلزله در زمان بهره برداری امری است که بایستی حتما در هنگام طراحی مد نظر قرار گیرد. اگر چه خسارات ایجاد شده در سازه های مدفون در زلزله های اخیر کمتر از سازه های سطحی بوده است ولی از آنجا که اینگونه سازه ها به عنوان نقاطی امن در هنگام زلزله تلقی می شود بایستی حتما در برابر نیروهای زلزله، مقاومت لازم را داشته باشند. در این تحقیق، ابتدا به چگونگی انتخاب پارامترهای دینامیکی خاک همچون مدول برشی دینامیکی و نیز میرایی پرداخته و نحوه انجام تحلیل دینامیکی تونل های دایروی توسط نرم افزار PLAXIS توضیح داد شده است. تحلیل دینامیکی برای تونلی خاص برای دو مدل رفتاری خطی ارتجاعی و نیز موهر کلمب انجام گرفته و نتایج با هم مقایسه شده اند. در تحلیل های انجام گرفته شده برای درنظر گرفتن اثرات تغییرشکل ها و تغییرات تنش در محیط اطراف در اثر حفاری تونل، مراحل حفاری و تغییرات در پوشش تونل نیز وارد مدل شده و در انتها، تحلیل دینامیکی انجام گرفته است. در این بررسی، به پاسخ دینامیکی متفاوت این تونل ها در پارامترهای مختلف خاک پرداخته شده و اثرات تغییرات زاویه اصطکاک داخلی خاک، چسبندگی خاک، مدول برشی حداکثر و نیز میرایی خاک در حالات مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: تونل های دایروی، تحلیل دینامیکی، PLAXIS، مدول برشی دینامیکی، میرایی
|
  • Mahan Pasdarpour, Shahram Vahdani Pages 101-118
    This paper aims to use pushover analysis for performance-based seismic assessment of linings of shallow tunnels constructed in soil that are subjected to vertical shear waves. Pushover analysis is a nonlinear static analysis that works base on pushing laterally 2D numerical nonlinear model of soil with tunnel statically. This analysis considers just ovaling/racking deformation of a lining and compared to the other existing seismic analysis approaches، it has the advantage of using directly a standard acceleration response spectrum as seismic demand. Initially in this paper، responses of a typical tunnel due to four earthquakes were calculated using pushover analysis. In continue، the approach of employing a typical standard acceleration response spectrum as seismic demand was presented using the building’s standard spectrum of FEMA 302 provisions. All the resultant performance points of pushover analyses were then evaluated by carrying out nonlinear dynamic time history analyses and the pushover method was verified. However، further studies are required to propose an acceptable response spectrum for the geotechnical nature of soil deposits containing shallow tunnels as their seismic demand.
    Keywords: Dynamic Analysis, FEMA 302, Ovaling, Racking, Performance point, Pushover analysis, Shallow tunnel's lining, Standard acceleration response spectrum
  • Abolghasem Mozafari Shams, Siamak Hashemi, Asghar Molaei Pages 119-131
    Considering private and public rights in regard to underground developments is an important matter. Inattentiveness to such rights might lead to injustice and dissatisfaction of landowners towards such developments and as a result limited success in the construction and use of underground spaces. Ownership of subsurface spaces varies in different countries. This paper aims to indicate the importance and necessity of ownership and legal considerations in different countries using a comparative approach based on researches carried out in different locations of the globe and case studies. Following an analytical review on the necessity of the use and expansion of underground spaces، relevant laws of different countries are compared and discussed. It is shown that legal obligations and challenges of ownership in the development and expansion of underground spaces especially in urban areas play an important role in urban management and different decision-making processes، and therefore require legislations in order to overcome some of the current challenges and problems in urban development. Introduction Considering private and public rights in regard to underground developments is an important matter. Inattentiveness to such rights might lead to injustice and dissatisfaction of landowners towards such developments and as a result limited success in the use of underground spaces. Ownership of subsurface spaces varies in different parts of the world. Methodology and Approaches This paper aims to indicate the importance and necessity of ownership and legal considerations in megacities. A comparative approach has been taken in this study، based on researches carried out in different countries and case studies provided partly by reports of theInternational Tunnelingand Underground SpaceAssociation and research carried out in the capital Tehran. Relevant laws and ownership regulations relevant to underground spaces in different countries are briefly compared and discussed. As there is no standard model for such regulations، each country follows their own sets of rules in this regard. Current regulations in Iran are then reviewed and suggestions made for legislations in regard to the use of underground spaces. Results and Conclusions It is shown that legal obligations and challenges of ownership in the development and expansion of underground spaces especially in urban areas play an important role in urban management and different decision-making processes، and therefore require legislations in order to overcome some of the current challenges and problems in urban development.
    Keywords: subsurface spaces, ownership, rights, underground development, implementation
  • Ali Reza Kargar, Reza Rahmannejad, Mohammad Ali Hajabasi Pages 133-144
    A new analytical solution for stress state around gas storage cavities، under constant internal pressure، is presented in this study. Rock mass was assumed to behave as isotropic، linear elastic materials. Due to complexity of the problem for noncircular cross-section configuration of cavities، Muskhelishvili complex potential functions combined with conformal mapping was used. Finally، the results predicted by analytical solution were compared with those obtained by phase 2 finite element software for both weighted and weightless models which showed a good agreement except for some points of the cavity wall where large curvature and high stress concentration exist.
    Keywords: Cavities, Linear elasticity, Complex potential functions, Conformal mapping
  • Sadegh Tarigh Azali, Mohammad Ghafoori, Gholam Reza Lashkaripour, Jafar Hassanpour Pages 145-159
    To extend the application of earth pressure balance (EPB) machines to different geological conditions، the soil to be excavated must be treated with soil conditioning additives. The additives are injected at several points on the EPB machine; ahead of the cutting head، in the pressure chamber and along the screw conveyor. The behavior of the excavated soil، from mixing to extraction، depends mainly on the workability of the conditioned soil. Workability is the ease with which the excavated soil can be mixed with additives، compressed in a pressure chamber، flow freely from the face and be extracted by a screw conveyor. Workability is an indicator of the plasticity of the support media and the cohesiveness of the soil and is thus a criterion for applicability of EPB tunneling. The factors that affect the workability of the conditioned soil are water content، soil grade and size، additives and conditioning parameters. In this study، the effect of soil grade and size on the workability of conditioned soil for EPB-TBM tunneling was assessed using a laboratory slump test. The influence of fine grains on the workability of conditioned soil was investigated by testing mixtures with different soil-foam contents. The test results show a quantitative relationship between fine-grains and workability for the application of EPB shields. The results clearly show that decreasing the fine grain content became stronger with an increase in the slump of the conditioned soil. It was concluded that a fine grain content of 25% to 60% produced the most normal behavior of the percentages tested in this study.
    Keywords: EPB, Tunnel, Soil conditioning, Fine grain, Workability, TBM, Slump
  • Vahab Besharat, Jafar Boluri Bazaz Pages 160-169

    Circular Tunnels are used in urban transportation these days. One of the major applicable is metro tunnel which is built by T. B. M. an investigation of these structures during an earthquake should be considered in design of these structures.

    Methodology

    for studying on dynamic behavior of tunnel under earthquake motion، PLAXIS software which is based on finite element code is used. In this study، the method of seismic analysis of tunnel with PLAXIS is explained. For more accuracy the data are used based on Tabriz tunnel properties. The dynamic properties of soil and also the method of iterative process for finding acceptable shear strain are obtained from previous study and also result of some dynamic tests. Numerical analyses are performed in both linear and Mohr-Culomb model for soil. Approaches: In order to investigation the effect of tunnel on earthquake motion، the diametric deflection of final lining is calculated on each analysis. The major forces such as bending moments and axial forces are happen in maximum deflection in diameter. For finding the effective parameter on dynamic behavior of tunnel، sensitive analyses are performed. In these analysis variation of dynamic parameter such as maximum acceleration، damping and shear modulus of soil are mentioned. Moreover، other mechanical properties of medium like friction angel of soil are selected for sensitive analysis. Geometrical properties of final lining such as thickness and diameter of lining are also used to calculate the flexibility ratio. Allowable stress and strain is also calculated and compare with existence result.

    Conclusions

    the results show that stress and strain are not different on acceleration blow 0. 5g but the different in result are more mentioned for acceleration more than 0. 5g. In addition on sensitive analysis in friction angle of soil، the rate of dynamic forces is decrees up to 30 degree and after that، the results showing no variation. These effects are more significant for tunnel with high depth. Investigation on variation of dynamic results versus fallibility ration show that with increasing this ratio، the rate of degradation of dynamic forces are decrees and in F=25 and for more، these variation is disappear and the results are independent of diameter of tunnel.

    Keywords: Circular Tunnel, Dynamic Analysis, Dynamic Shear Modulus, Damping, PLAXIS