تأثير پارامترهاي طراحي و بهره‌برداري تونل‌هاي دوقلوي مترو بر انتقال ارتعاشات ناشي از عبور قطار

دكتري

در مقابل فوايد خطوط زيرزميني، ايجاد ارتعاش براثر اندركنش چرخ و ريل و انتقال آن در تونل و محيط اطراف، يكي از مهم‌ترين محدوديت‌هاي آن‌ها است. بررسي اين موضوع در چند دهه اخير مورد توجه محققين قرار گرفته كه بيشتر حجم تحقيقات براي تونل‌هاي تك است. درصورتي‌كه امروزه تونل‌هاي دوقلو براي مسير رفت و برگشت مجزا طراحي مي‌شوند و در زمينه ارتعاشات ناشي از تونل‌هاي دوقلو، خلا مطالعاتي وجود دارد. ازجمله آن مي‌توان، وجود آب زيرزميني در محيط، زمين چندلايه، شيب لايه‌بندي، فاصله تونل‌ها، وجود سنگ‌بستر، اندركنش بين خاك و تونل‌ها، زاويه قرارگيري تونل‌ها نسبت به هم و ... را نام برد. در اين رساله به بررسي تأثير پارامترهاي بهره‌برداري تونل‌ها و ژئوتكنيكي محيط بر پاسخ در سطح زمين در تونل‌هاي دوقلو و مقايسه آن با تونل‌هاي تك پرداخته شده است. براي اين هدف از روش عددي المان محدود و مدل‌سازي دوبعدي و سه‌بعدي در نرم‌افزار Midas GTS NX استفاده شده و ابتدا به بررسي تأثير پارامترهاي مختلف بر مدل پرداخته شده است. سپس با استفاده از روش تحليلي پيشنهادشده به وسيله محققين پيشين اعتبارسنجي مدل انجام شده و با در نظر گرفتن حالات مختلف براي هر كدام از پارامترها، تاثير آن‌ها بررسي شده است. همچنين به دليل نبود آزمايش‌ها ميداني در تونل‌هاي دوقلو و صحت سنجي مدل عددي، آزمون ميداني در خط 1 مترو تبريز كه به صورت تونل دوقلو طراحي‌شده است، انجام گرديد و نتايج به دست آمده مطالعه شدند. نتايج نشان مي‌دهد وجود تونل دوم در كنار تونل فعال باعث افزايش ارتعاشات در سطح زمين مي‌شود كه با افزايش فاصله بين تونل‌ها اين تأثير كاهش مي‌يابد. به‌طوري‌كه براي خاك با مدول الاستيسيته 400، 150 و MPa60، وقتي تونل دوم در فواصل 8، 9 و 11 برابر شعاع قرار مي¬گيرد، تاثير آن بر ارتعاشات از بين مي¬رود. پارامتر ديگر سرعت و بارمحوري قطارها بوده كه نتايج نشان مي¬دهد با افزايش سرعت حركت قطارها در تونل دوقلو، ارتعاشات به‌دست‌آمده در سطح زمين افزايش مي‌يابد. با دو برابر شدن سرعت هر دو قطار حدود dB2 و در صورت دو برابر شدن سرعت يكي از قطارها dB4 ارتعاشات در سطح زمين افزايش مي‌يابد. هنگام عبور هر دو قطار از كنار يكديگر بيشترين پاسخ به دست مي‌آيد. همچنين با افزايش بارمحوري هر كدام از قطارها ارتعاشات در سطح زمين افزايش مي‌يابد. به‌طوري‌كه با افزايش بار محوري از 10 تن به 18 تن حدود dB5 افزايش ارتعاشات مشاهده مي‌شود. ازجمله پارامترهاي ژئوتكنيكي مورد بررسي در اين رساله وجود لايه‌بندي و شيب لايه‌بندي و همچنين وجود عدسي خاكي با جنسي متفاوت و شيب اين عدسي‌ها است. وجود لايه‌بندي در اطراف تونل باعث حدود dB10 افزايش ارتعاشات نسبت به حالت همگن محيط مي‌شود و با افزايش اختلاف بين مدول الاستيسيته دولايه اين اختلاف بيشتر مي‌گردد. در اين حالت نتيجه به‌دست‌آمده براي تونل تك و دوقلو تقريباً يكسان بوده و وجود تونل دوم تأثير چنداني بر نتايج ندارد. از طرفي با شيب‌دار شدن لايه‌بندي تا 15 درجه نسبت به حالت لايه‌اي بدون شيب، ارتعاشات تا dB5 و dB7 به ترتيب براي تونل تك و تونل دوقلو افزايش مي‌يابد. همچنين در صورت وجود عدسي خاكي در عمقي كمتر از عمق قرارگيري تونل‌هاي تك و دوقلو، ارتعاشات در بالاي تونل تا dB2 و در فاصله دور از تونل‌ها تا dB4 نسبت به حالت همگن افزايش مي‌يابد. عدسي خاكي با شيب 15 درجه در مقايسه باحالت بدون شيب، باعث افزايش ارتعاشات تا dB1 در بالاي تونل و dB5 در فاصله دور از تونل مي‌گردد.

210989

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي راه آهن

مرتضي اسماعيلي- مرتضي قاروني نيك