مدلسازی عددی و بررسی رفتار تونل در خاک های لایه ای غیراشباع تحت اثر انفجار سطحی

تونل­ها از جمله سازه­ هایی هستند که به هنگام تهدیدها می ­توانند به عنوان پناهگاه مورد استفاده قرار بگیرند، لذا بررسی اثرات پدیده انفجار بر این گونه سازه­ ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. بررسی محیط ­های خاکی نیز به عنوان ناحیه انتقالی بین محل وقوع انفجار و سازه خود مستلزم بررسی های همه جانبه در این مورد است . خاک ­ها در طبیعت به حالت اشباع و غیراشباع و خشک وجود دارند . مکانیزم رفتاری متفاوت خاک­ های غیراشباع بررسی دقیقتر مدل­سازی این گونه از خاک ها را ضروری می­ کند .در این تحقیق اثر انفجار سطحی بر روی تونل مورد بررسی قرار گرفته است. در بخشی از تحقیق پیش رو ابتدا اثر انفجار بر تونل در خاک خشک و اشباع با استفاده از نرم افزار اجزا محدود Plaxis 8.5 Professional بررسی گردیده است . تاثیر پارامتر­های مختلف موثر همچون تراز سفره آب زیر زمینی، مدول الاستیسیته خاک و بتن، ضخامت پوشش بتنی، چسبندگی خاک و برخی دیگر از پارامترهای مهم در مسئله مورد توجه بوده و نتایج برای خاک خشک و اشباع ارائه شده است. نتایج نشان می ­دهد آب به عنوان عامل تشدید کننده تغییر مکان تاج تونل نتایج را تحت تاثیر قرار می دهد. ضمن آنکه با افزایش مدول الاستیسیته خاک و بتن و افزایش چسبندگی، تغییر مکان تاج تونل رو به کاهش خواهد بود. در بخش دیگری از این تحقیق به بررسی تحلیلی اثرات موج برشی ناشی از انفجار سطحی در محیط ­های غیراشباع ماسه ای بر تونل پرداخته شده است. برای حل مسئله از روش شبه استاتیکی استفاده گردیده است. سپس با به کارگیری تاثیرات درجه اشباع بر مدول برشی خاک ­ها، با به کارگیری نرم افزار Plaxis، برآوردی از نتایج در خاک­ های لایه ­ای غیراشباع حاصل گشته است . نتایج نشان می ­دهد با افزایش درجه اشباع ، تنش ­های درونی تونل افزایش یافته و سبب بروز تغییر شکل ­های بزرگتر می ­شود . حضور آب از آنجا که سبب کاهش مدول برشی خاک می­ گردد باعث می­ شود تغییر شکل ­های بزرگتری در تونل به وجود آید.


 توضیحات بیشتر


توانمندی های نرم افزار:

جهت تحلیل عددی به روش اجزا محدود الگوهای به کار گرفته شده در این پژوهش، از نرم­افزار Plaxis با توجه به امکانات و ویژگی­های خاص این نرم­افزار استفاده شده است. در حالت خاص می­توان از آن برای تحلیل­های تنش و تغییرشکل و پایداری در مهندسی ژئوتکنیک استفاده نمود. در مسائل مهندسی ژئوتکنیک جهت الگوسازی رفتار غیرخطی و وابسته به زمان خاک­ها نیاز به استفاده از الگوهای رفتاری پیچیده می­باشد. علاوه بر این با توجه به اینکه خاک یک محیط چندفازه می­باشد برای بررسی فشار منفذی در خاک لازم است روش­های خاصی مدنظر قرار گیرد. نرم­افزار Plaxis دارای امکانات ویژه­ای جهت بررسی مفاهیم عددی سازه­های ژئوتکنیکی پیچیده می­باشد. با توجه به شکل گرافیکی ساده جهت وارد کردن داده­های ورودی، امکان وارد کردن الگوهای پیچیده اجزا محدود را به سرعت فراهم می­کند.


آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- تراز آب زیرزمینی اثر افزایشی بر میزان تغییرمکان تونل دارد. با افزایش تراز آب بالای تونل، تغییرمکان و نیروهای وارد بر تونل در اثر انفجار افزایش می­یابد. بیشترین تغییرمکان در حالتی رخ می­دهد که خاک بالای تونل کاملا اشباع باشد. 

2- با افزایش ضخامت پوشش بتنی تونل، تغییرمکان تونل مقادیر کمتری خواهد داشت. این امر به جهت افزایش سختی تونل اتفاق می افتد. 

3- با افزایش مدول الاستیسیته بتن همان­گونه که انتظار می­رود سختی تونل بیشتر شده و لذا تغییرمکان تونل کاهش می یابد.

4-افزایش مدول الاستیسته خاک به شدت بر نتایج تاثیرگذار است. با افزایش مدول الاستیسیته خاک زمان وقوع حداکثر جابه­جایی تونل به طور قابل ملاحظه­ای کاهش می­یابد. نکته قابل توجه دیگر آن که در خاک­های با مدول الاستیسیته بیشتر، نوسان­ها تغییرمکان شدت بیشتری خواهد داشت. این بدان معناست که در خاک­های با مدول الاستیسیته بیشتر، موج ضربه ناشی از انفجار دیرتر میرا می­گردد. تغییرمکان­های تونل نیز با افزایش مدول الاستیسیته خاک به طور محسوسی کاهش می­یابند.
5- چسبندگی خاک نیز در طبیعت نقش سخت­کنندگی ایفا می­کند. افزایش چسبندگی باعث کاهش تغییرمکان تونل می­شود. ضمن آن که با افزایش چسبندگی، میزان زمان وقوع حداکثر جابه­جایی تونل تحت تاثیر قرار گرفته و زمان آن کاهش می­یابد. 
6- با افزایش درجه اشباع و متناسب با آن­، کاهش فشار مکش درون خاک، نیروی محوری و لنگر خمشی در تونل افزایش می­یابد. 
7 – با افزایش ضریب انعطاف­پذیری، سهم تونل از تنش­های ناشی از انفجار کاهش می­یابد.
8 – نیروی محوری و لنگر خمشی وارد بر تونل در خاک اشباع بیشترین مقدار را دارد و با کاهش درجه اشباع، سهم تونل از این نیروها رو به کاهش می­رود. 
9 – تغییر مکان تونل در حالت خاک اشباع بیشترین مقدار را دارد. با کاهش درجه اشباع و متناسب با آن، افزایش فشار مکش، سختی خاک بیشتر شده و نهایتا تغییر شکل­های تونل در اثر انفجار کاهش می یابد.
10 – در بسیاری از حالات می­توان با در نظر گرفتن حالت بحرانی، یعنی با فرض اشباع کامل بودن خاک، با ضریب اطمینان مناسب مسائل را حل کرد.
11- با افزایش ضخامت لایه خاک غیراشباع، تغییرمکان تاج تونل تحت تاثیر قرار می­گیرد به گونه­ای که مدول الاستیسیته خاک با مرطوب شدن بخش بیشتری از خاک کاهش یافته، لذا مقاومت خاک در برابر انفجار وارده کاهش پیدا می­کند. این امر سبب بروز تغییرمکان­های بزرگتری در تونل می­گردد. به طوری که با افزایش 5 متری ضخامت خاک غیراشباع، حدود 10 الی 15 درصد افزایش در تغییرمکان تاج تونل مشاهده گردید.


پیشنهادها
1- در این پژوهش، اثر انفجار بر تونل در مدل دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است، پیشنهاد می­شود با به کارگیری نرم افزارهای سه بعدی اجزا محدود نتایج بررسی شده و با مدل دو بعدی مقایسه صورت گیرد.
2- مدل­های رفتاری خاک­های غیراشباع پیشرفت چشم­گیری داشته­اند. می­توان با به کارگیری مدل­های رفتاری هم چون مدل رفتاری بارسلونا، مدل هیپو پلاستیک غیر اشباع و ... رفتار دقیق­تری از خاک غیر اشباع پیش بینی کرده و تونل تحت اثر انفجار مورد ارزیابی قرار گیرد.
3- استفاده از مدلسازی­های فیزیکی کوچک مقیاس توسط سانتریفیوژ می­تواند در بررسی پدیده انفجار در خاک­های خشک، اشباع و غیراشباع مورد استفاده قرار گرفته و نتایج دقیق­تر و واقع بینانه­تری را ارائه کند.
4- در مدلسازی صورت گرفته در این پژوهش اثر انفجار سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. در بسیاری از مواقع، در حملات هوایی از موشک­هایی استفاده می­شود که موشک بعد از نفوذ در عمقی از خاک منفجر شده و موج ضربه­ای شدیدی ایجاد می­نمایند. 



نظر بدهید

توجه: HTML ترجمه نمی شود!
    بد           خوب

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu. 

مدلسازی عددی و بررسی رفتار تونل در خاک های لایه ای غیراشباع تحت اثر انفجار سطحی

  • تولید کننده: مارکت کد
  • شناسنامه: MC1-1128
  • موجودی: در انبار
  • زبان برنامه نویسی: PLAXIS
  • برنامه نویس: سید حسین سنبلستان
  • سریال برنامه: MC1-1128
  • فایل معرفی محصول: لینک
  • 80,000تومان

برچسب ها: انفجار سطحی, تونل, خاک اشباع و غیراشباع, نرم¬افزار Plaxis, سفره آب زیرزمینی

مقالات مرتبط