مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

پاسخ لرزه‌ای سطح زمین در حضور تونل‌های دوقلوی نعل اسبی پوشش‌دار مدفون در نیم‌فضای ارتوتروپ تحت امواج مهاجم قائم SH

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان، زنجان، ایران.
4 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.568200.3904
چکیده
تحلیل پاسخ لرزه‌ای سطح زمین در حضور سازه‌های زیرزمینی مدفون، به ویژه در محیط‌های ناهمسانگرد، از موضوعات مهم مهندسی زلزله و طراحی سازه‌های زیرزمینی به شمار می‌رود. هدف این پژوهش، توسعه یک مدل عددی برای تحلیل پاسخ لرزه‌ای سطح زمین در حضور تونل-های دوقلوی پوشش‌دار با مقطع نعل‌اسبی مدفون در نیم‌فضای ارتوتروپ تحت اثر امواج قائم SH است. مشخصات خاک پیرامون تونل‌ها و پوشش آن‌ها به ترتیب براساس ماسه متراکم و بتن در نظر گرفته شده و رفتار محیط به صورت یک محیط الاستیک خطی ارتوتروپ فرض شده است. برای این منظور، ابتدا یک روش اجزای مرزی نیم‌فضا در حوزه زمان توسعه داده شده و سپس ضمن اعتبارسنجی مدل، اثر پارامترهای کلیدی مختلف از قبیل عامل ایزوتروپی، فاصل افقی بین تونل‌‎ها و محتوای فرکانسی موج ورودی بر پاسخ لرزه‌ای سطح زمین بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد کاهش عامل ایزوتروپی موجب شکل‌گیری الگوهای پیچیده‌تر انتشار و تداخل امواج در سطح زمین می‌شود. همچنین، با افزایش فاصله افقی تونل‌ها، از شدت اندرکنش دینامیکی کاهش یافته و پاسخ سطح زمین به طور قابل توجهی به محتوای فرکانسی موج ورودی وابسته می‌شود. مدل توسعه یافته می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد در تحلیل و طراحی لرزه‌ای تونل‌های دوقلو و سایر سازه‌های زیرزمینی مدفون در محیط‌های ناهمسانگرد مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Ground-Surface Seismic Response due to Twin Horseshoe-Shaped Lined Tunnels in an Orthotropic Half-Space under Vertically Incident SH-Waves

نویسندگان English

Farhad Danaei 1
Mahzad Esmaeili-Falak 2
Mehdi Panji 3
Hossein Sarbaz 4
1 Department of Civil Engineering, NT. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Civil Engineering, NT. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Civil Engineering, Za. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Department of Civil Engineering, NT. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

The analysis of seismic ground surface response in the presence of underground structures, particularly in anisotropic media, is a significant topic in earthquake engineering and the design of underground structures. This study aims to develop a numerical model for analyzing the seismic ground surface response induced by twin lined horseshoe-shaped tunnels embedded in an orthotropic half-space subjected to vertically propagating SH waves. The surrounding soil and tunnel linings are assumed to represent dense sand and concrete, respectively, while the ground is modeled as a linear elastic orthotropic medium. To this end, a time-domain half-space boundary element method is developed and validated against available benchmark solutions. Subsequently, the effects of key parameters, including the isotropy factor, the horizontal spacing between the tunnels, and the frequency content of the incident wave, on the seismic ground surface response are investigated. The results indicate that decreasing the isotropy factor leads to more complex wave propagation and interference patterns at the ground surface, whereas increasing the horizontal spacing between the tunnels reduces the intensity of their dynamic interaction. In addition, the ground surface response exhibits a pronounced dependence on the frequency content of the incident wave. The proposed model provides an efficient numerical tool for the seismic analysis and design of twin tunnels and other underground structures embedded in anisotropic media.

کلیدواژه‌ها English

Boundary Element Method (BEM)
Twin lined tunnels
Orthotropic medium
Horseshoe-shaped
Seismic response

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 26 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 06 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 17 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 26 تیر 1405