ارزیابی پاسخ‌های دینامیکی مقاطع پرکاربرد تونل تحت اثر انفجار حاصل از نفوذ پرتابه در عمق خاک

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه جامع امام حسین

2 دانشگاه نوشیروانی بابل

10.22065/jsce.2021.250210.2254

چکیده

اخیرا با افزایش دانش مهندسین در زمینه فضاهای زیرزمینی، پیشرفت چشمگیری را در توسعه شریان ها و راه های زیرزمینی شاهد بوده ایم. مجموعه‌های زیرزمینی یکی از بهترین گزینه‌ها برای محافظت از تأسیسات نظامی و صنایع دفاعی در برابر حملات سلاح‌های نفوذی دشمن می‌باشند. از سویی این سازه‌های استراتژیک در صورت عدم رعایت اصول خاصی که غالباً در پدافند غیرعامل یافت می‌شود می‌تواند با بروز حوادثی همچون انفجار خسارات گسترده‌ای را متحمل گردد. معمولاً سازه‌های زیرزمینی که با رویکرد نظامی ساخته شده اند باید در یک عمق ایمن از سطح خاک ساخته شوند. عمق سازه‌های زیرزمینی با توجه به تهدیدات و جنس مصالح منطقه تعیین می‌شود. علاوه بر عمق دفن ایمن، شکل مقطع سازه‌های زیرزمینی نیز یک عامل بسیار تأثیرگذار در کاهش اثرات بارهای وارده از جمله انفجار است.بررسی پایداری سازه‌های زیرزمینی در مقابل بارهای دینامیکی، خصوصاً بار انفجار، به خاطر اهمیت حیاتی آن‌ها در زمان‌های خاص و لزوم پایداری بیشتر آن‌ها نسبت به سازه‌های سطحی، ضروری است. این امر به تحلیل پایداری این نوع سازه‌ها، تحت تأثیر بارهای انفجاری، با استفاده از دینامیک سازه نیاز دارد. در این مطالعه به تحلیل پاسخ دینامیکی مدل عددی تونل‌های دایروی، نعل اسبی و مستطیلی تحت تأثیر بار انفجار با خرج‌های 250،500 و 1000کیلوگرم TNT به وسیله نرم‌افزار اجزای محدود انسیس پرداخته می‌شود. تونل‌ها در عمق 50 متری از سطح زمین قرار گرفته اند و انفجار با فرض نفوذ پرتابه تا عمق 30 متری در عمق خاک اتفاق می‌افتد. سرعت ذرات تاج تونل، حداکثر تنش ایجاد شده در مدت زمان بارگذاری و میزان جذب انرژی تونل‌ها بررسی و با هم مقایسه شدند. نتایج نشان می‌دهد تنش فون میزس در تونل مستطیلی به دلیل تمرکز تنش از سایر تونل‌ها بیشتر است. همچنین تونل دایروی دارای بالاترین جذب انرژی انفجار بوده و عملکرد مناسبی در برابر بار انفجار از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of dynamic responses of commonly used tunnel sections under blasting due to projectile penetration into soil depth

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Taghavi Parsa 1
  • Rasool Nodeh Farahani 2
1 گروه عمران
2 Babol Noshirvani University of Technology, Shariati Av, Babol, Mazandaran, Iran
چکیده [English]

The increase of engineers' knowledge in the field of underground spaces, we have witnessed significant progress in the development of arteries and underground roads. Underground complexes are one of the best options to protect military installations and defense industries against enemy infiltration attacks. On the other hand, these strategic structures, if they do not follow the special principles that are often found in passive defense, can suffer extensive damage with the occurrence of events such as explosions. Usually, underground structures built with a military approach must be built at a safe depth from the soil surface. The depth of underground structures is determined according to the threats and the type of materials in the area. In addition to safe burial depth, the cross-sectional shape of underground structures is also a very effective factor in reducing the effects of incoming loads such as explosions. They are essential to surface structures. This requires the analysis of the stability of this type structures, under the influence of explosive loads, using structural dynamics. In this study, the dynamic response of numerical model of circular, horseshoe and rectangular tunnels under the influence of explosion load with costs of 250, 500 and 1000 kg of TNT by Ansys finite element software is investigated. The tunnels are located at a depth of 50 meters above the ground, and the explosion occurs assuming the projectile penetrates to a depth of 30 meters in the soil. The particle velocity of the tunnel crown, The maximum stress created during the loading time and the amount of energy absorption of the tunnels were investigated and compared. The results shows that the von-Mises stress in the rectangular tunnel is higher than other due to the concentration of stress. Also circular tunnel has the highest energy absorption and good performance against explosion load.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tunnel
  • Explosive Loading
  • Finite Element
  • Energy absorption
  • Von Mises tension
  • تاریخ دریافت: 05 مهر 1399
  • تاریخ بازنگری: 25 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش: 12 آبان 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 12 آبان 1400