امروز : یکشنبه, ۱۷ تیر , ۱۴۰۳ - 1 محرم 1446
- اولین پیام پزشکیان خطاب به مردم پس از اعلام نتایج انتخابات: این تازه آغاز همراهی ماست / مسیر دشوار پیشرو جز با همراهی، همدلی و اعتماد شما هموار نخواهد شد / سوگند میخورم که در این راه تنهایتان نخواهم گذاشت؛ تنهایم نگذارید
- «مسعود پزشکیان» نهمین رییسِ جمهور ایران شد
- تحلیلی کوتاه از بازی همستر کومبات
- نسبت ما و انتخابات
- رابطهی عشق و نفرت نسبت به قدرت غالب
درآمدی بر انفجار سطحي و داخلی در تونلهاي زيرزمیني شهري
همچنین در سال ۲۰۰۸ چند آزمایش کوچک مقیاس در ژاپن توسط انجام شده و با انفجارهای مختلف درون خاک، اثر ضخامت خاک را در گسترش موج انفجار و فشار وارد بر سازهی زیرزمینی بررسی شده است که به وضوح اثر کاهندگی خاک در نتایج دیده شده و باتوجه به ماهیت پیچیدهی خاک در حال دینامیکی چند انفجار در داخل و خارج سازه انجام داده و روابطی را برای مشخصات پالس انفجار ارائه شده است [۳۰].
مطالعات میداني بزرگ مقیاس
چون آزمایشهای واقعی مربوط به پدیدهی انفجار هزینهبر بوده و نیازمند امکانات و تجهیزات خاصی است، کمتر متداول است. مطالعات میدانی در زمینهی انفجار علاوه بر هزینه بر بودن، عوارض دیگری چون آلودگیهای زیستمحیطی نیز به دنبال دارد که انجام آنها را با محدودیتهایی رو به رو کرده است. ژاپن از جمله کشورهایی است که در این زمینه، مطالعات میدانی گستردهای انجام داده است. ایشیکاوا و بپو۱ (۲۰۰۶) آزمایشی را برای سه نوع تونل مستقیم، شاخهای و شبکهای انجام داده است و نتایج ارائه شده شامل فشار مربوط به انفجار در فواصل مختلف است. در تونل مستقیم همانطور که انتظار میرود فشار انفجار در طول تونل با فاصله از آن کاهش مییابد. در تونل شاخهای و شبکهای انکسار به خوبی دیده میشود به طوری که نقاط فرعی نزدیکتر نسبت به نقاط مستقیم دورتر کاهش فشار بیشتری را تجربه کردهاند[۳۱].
شکل ۳: بار انفجار برای سه نوع تونل مستقیم، شاخهای و شبکهای در آزمایش ایشیکاوا و بپو (۲۰۰۵) [۳۱]
مطالعات عددی
چون آزمایشهای مدل واقعی(تمام مقیاس) سازههای زیرزمینی تحت انفجار پرهزینه خواهد بود، پس شبیهسازی عددی جایگاه ویژهای خواهدداشت. لازم به ذکر است که علاوه بر صرف هزینهی زیاد مطالعات آزمایشگاهی و میدانی، وجود عوارض دیگری چون آلودگیهای زیستمحیطی نیز باعث شده است که بیشتر تحقیقات پیشین به صورت مطالعات عددی انجام شوند. به هرحال شبیهسازی عددی مناسبترین روش جهت بررسی اثرات انفجار است[۳۲]. در ادامه به مطالعات عددی انجام شده در باره تاثیر انفجار روی سازههای زیرزمینی و تلاشهای صورت گرفته در راستای کاهش این تاثیر پرداخته میشود.
یانگ۲ (۱۹۹۷) [۳۳] با استفاده از نرمافزار المان محدود آباکوس۳ پاسخ سازهی زیرزمینی تحت بار انفجاری سطحی در برابر افزایش عمق سازه و اندازهی آن مطابق مدل مندرج در شکل۴ بررسی کرده و فشار و تنش ناشی از موج انفجار بر روی سازه در دو نقطه به صورت نمودار استخراج شده است. نتایج نشان میدهد هرچه سازه در عمق بیشتری ساخته شود، پایدارتر است زیرا عمق بیشتر، باعث افزایش سربار خاکی آن و دور شدن سازه از محل انفجار و کاهش فشار بر آن میشود، هرچند تنش اندازهگیری شده در این سه مدل تفاوت چندانی با هم ندارند. پارامتر دیگری که بررسی شده است ابعاد سازه بوده که نمودارهای تنش و فشار نشان میدهد، هرچه سازه کوچکتر باشد، به علت وزن کمتر بیشتر تحت تأثیر بار انفجاری قرار میگیرد و بیشتر دچار تغییر شکل و ناپایداری میشود.
تاثیر شدت بارگذاری انفجار بر لنگر حداکثر ایجاد شده در پوشش مقطع تونل مدل شده گویی و چین (۲۰۰۶) [۳۴] در شکل۷ نشان داده شده است.
لو و همکاران۲ (۲۰۰۵) اثر بار انفجاری بر سازهی زیرزمینی در نرمافزار دو بعدی و سه بعدی اتوداین۳ را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان دهنده پاسخ قابل قبول مدلسازی دو بعدی در مقایسه با مدلسازی سه بعدی در مدل کردن سایز حفره انفجار، بار اعمال شده بر سازه و پاسخ بحرانی سازه است[۳۵].
سیستمهای حمل و نقل عمومی به یکی از اهداف حملات تروریستی با استفاده از مواد منفجره تبدیل شده اند، نمونههایی از آن حمله سال ۱۹۹۵به مترو پاریس و حمله سال ۲۰۰۴ به مترو مسکو است. انفجار در ساخت و ساز مترو ممکن است نه تنها باعث از دست رفتن زندگی مستقیم افراد شود، بلکه باعث آسیب احتمالی تونل مترو، از جمله وزن مواد منفجره، زمین، عمق مدفون و ویژگیهای فشار انفجار است. مدل عددی دقیق سه بعدی المان محدود مطابق شکل روبهور در بررسی پاسخ دینامیکی و آسیب سازه مترو تحت بارگذاری فشار انفجار ناشی از وقوع انفجار داخلی به سطح پوشش داخلی تونل و بررسی روش تزریق گروت برای بهبود سختی و مقاومت زمین در تونلهای تک قطار با قطر کوچک در شهر نیویورک که تحت اثر بار انفجار داخلی بوده است نشان میدهد که حداکثر تنش پوشش داخلی تونل درست بعد از انفجار رخ میدهد و تونل های کوچک که در خاک نرم، با عمق دفن کم، تعبیه شدهاند ممکن است حتا با انفجار متوسط داخلی توسط تروریستها بهطور دایمی آسیب ببینند البته تزریق گروت برای بهبود سختی خاک در اطراف تونل مترو میتواند یک اقدام مؤثر بر افزایش مقاومت در برابر انفجار داخلی باشد[۳۶].
نگی و همکاران(۲۰۱۰)[۳۷] یک مدل کاملی برای شبیهسازی کل سیستم با استفاده از برنامه اجزا محدود آباکوس ارائه میدهد که از ترکیب فرمولاسیون لاگرانژ-اویلر برای مدل کردن بار انفجاری و منطقه خاکی در نزدیکی محل انفجار برای از بین بردن اعوجاج مش در معرض تغییر شکل زیاد، مدل رفتاری الاستو-پلاستیک دراکر-پراگر برای مدلسازی رفتار خاک و فرایند انفجار با استفاده از معادله جونز-ویلکنز-لی مدل میشود. همچنین فصل مشترک بین خاک و سازه با استفاده از مفهوم اصطکاک عمومی موهر-کلمب، شبیهسازی شده است که اجازه میدهد تا لغزش، جداسازی و چسبندگی بین سطح سازه مدفون و خاک اطراف آن به دست آید. صحت سنجی نتایج این مدل از طریق مقایسه با فرمول ارائه شده توسط دستورالعملTM 5-855-1 انجام شده است و در شکل زیر مشاهده میشود.
] ۱[ میرزینلی، سیدحسین و همکاران؛ (۱۳۸۹)، تعیین بیشینه فشار میدان آزاد در اثر انفجار پرتابههای متعارف در خاک جهت مدلسازی اثر انفجار بر سازههای زیرزمینی و روزمینی به کمک نرمافزار FLAC، اولین کنفرانس پدافند غیرعامل و سازههای مقاوم، بابل، ایران، https://civilica.com/doc/126072.
] ۲[ محمدنژاد، مجتبی و همکاران. (۱۳۹۰). تحلیل دینامیکی سازه زیرزمینی تحت بارگذاری ناشی از انفجار پرتابه نفوذ کننده در زمین. ششمین کنفرانس بینالمللی زلزلهشناسی و مهندسی زلزله، تهران، https://civilica.com/doc/115300.
] ۳[ بازیار، محمدحسن و همکاران. (۱۳۹۳). نحوهی مدلسازی اثر انفجار بر سازههای زیرزمینی در دستگاه سانتریفیوژ. علوم و فناوری پدافند نوین، ۵(۱)، ۳۱-۴۱، https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=462460.
] ۴[ محمدرضا، خیراندیش و علیزاده صور، بهزاد. (۱۳۹۵). بررسی تاثیر موج انفجار بر روی تونلهای زیرزمینی مطالعه موردی: محدوده شمال تهران. فصلنامه علمی علوم و فناوریهای پدافند نوین، ۷(۳)، ۲۰۱-۲۰۸٫
] ۵[ صفا، پریمان. (۱۳۹۶)، ارزیابی رفتار سازههای زیرزمینی تحت بار انفجار بر مبنای سرعت بیشینه ذرات. فصلنامه علمی علوم و فناوریهای پدافند نوین، ۸(۱)، ۴۵-۵۰٫
] ۶[ حسینی، احمد و حسینی، نوید، (۱۳۹۷)، مدلسازی عددی انفجار در خاک و پاسخ سازههای مدفون با استفاده از روش همبسته اویلری-لاگرانژی، فصلنامه علمی علوم و فناوریهای پدافند نوین، ۹(۳)، ۳۲۵-۳۳۶٫
] ۷[ صفا، پیمان، (۱۳۹۹)، بارگذاری، تحلیل و طراحی سازههای زیرزمینی، موسسه چاپ و انتشارات دانشگاه امام حسین (ع)، تهران
] ۸[ شوشتری، احمد و صالحی احمداباد، مصطفی، (۱۳۹۰)، تحلیل دینامیکی سازههای نا متقارن تحت اثر بارهای انفجار، ششمین کنگرهی ملی عمران، سمنان، https://civilica.com/doc/120652.
] ۹[ هوایی، غلامرضا و بیات، الیاس، (۱۳۹۶)، خرابی پیشرونده ناشی از اثر بار انفجار در ساختمانهای بتن آرمه و روشهای مقاومسازی ستونها، مهندسی سازه و ساخت, ۴(۱)، ۸۱-۱۰۰٫ https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=314186.
] ۱۰[ لزگی، میلاد و همکاران. (۱۳۹۶). ارزیابی پاسخ غیرخطی قابهای بتن مسلح طراحی شده بر مبنای آییننامههای زلزله در برابر بار انفجار، علوم و فناوری پدافند نوین، ۵(۱)، ۳۱-۴۱،https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=315527.
[۱۱] Beshara, F. B. A. (1994). Modelling of blast loading on aboveground structures—I. General phenomenology and external blast. Computers & Structures, ۵۱(۵), ۵۸۵-۵۹۶٫
[۱۲] Departments of the Army, Navy, and Air Force. (1991). Structures to resist the effects of accidental explosions (no. 22), Technical Manual TM 5-1300. US Army, Navy and Air Force, US Government Printing Office, Washington DC.
[۱۳] DAHS, C. (1998). Technical Manual-Design and Analysis of Hardened Structures to Conventional Weapons Effects. US Army Corps of Engineers (CEMP-ET), Washington DC.
[۱۴] Draganić, H., & Sigmund, V. (2012). Blast loading on structures. Tehnički vjesnik, ۱۹(۳), ۶۴۳-۶۵۲٫
[۱۵] Izadifard, R. A., & Maheri, M. R. (2010). Ductility effects on the behaviour of steel structures under blast loading.
[۱۶] Le Blanc, G., Adoum, M., & Lapoujade, V. (2005, May). External blast load on structures–Empirical approach. In ۵th European LS Dyna Users Conference, France.
[۱۷] MENDIS, P., NGO, D. & KUSUMA, G. (2002). Assessment of tall buildings under blast loading and aircraft impact. Proceedings of the 17th Australasian conference on the mechanics of structures and materials (ACMSM 17), (2002), pp. 495-500.
[۱۸] Mills, C. A. (1988). The design of concrete structures to resist explosions and weapon effects.
[۱۹] N. Newmark, R. J. S. Hansen, and v. handbook. (1961). Design of blast resistant structures, vol. 3.
[۲۰] Ngo, T., Mendis, P., Gupta, A., & Ramsay, J. (2007). Blast loading and blast effects on structures–an overview. Electronic journal of structural engineering, (1), 76-91.
[۲۱] Ngo, T., & Mendis, P. (2008). Modelling reinforced concrete structures subjected to impulsive loading using concrete lattice model. Electronic Journal of Structural Engineering, ۸, ۸۰-۸۹٫
[۲۲] Saleh, A., & Adeli, H. (1998). Optimal control of adaptive building structures under blast loading. Mechatronics, ۸(۸), ۸۲۱-۸۴۴٫
[۲۳] Army, U. S. (1986). Fundamentals of protective design for conventional weapons. Technical manual TM, 5-855.
[۲۴] LaHoud, P. M. (1992). Summary of Changes and Availability of the Revised TM 5-1300 NAVFAC P-397, AFM 88-22″ Design of Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions”. CORPS OF ENGINEERS HUNTSVILLE AL.
[۲۵] Amini Mazraeno, M., Ravan Bakhsh, A., & Dehghan Niri, G. (2013). Blast Loading Effect on the Bearing Capacity of Shallow Foundations. journal of Advanced Defense Science and Technology, ۴(۳), ۱۹۹-۲۰۹٫
[۲۶] Smith, J. L., Betz, J. F., & Baird, G. T. (1986). KACHINA Test Series: Dynamic Arch Test Three (DAT-3) Analysis Report. AIR FORCE WEAPONS LAB KIRTLAND AFB NM.
[۲۷] Dallriva, F. D. (1986). Data report for FY 86 dynamic shallow-buried arch test. US Army Eng. Waterways Experiment Station Preliminary Report, Vicksburg, Miss.
[۲۸] Blanchat, T. K., Davie, N. T., & Calderone, J. J. (1998). Development of explosive event scale model testing capability at Sandias large scale centrifuge facility (No. SAND-98-0270). Sandia National Lab.(SNL-NM), Albuquerque, NM (United States).
[۲۹] De, A., Zimmie, T. F., & Vamos, K. E. (2005). Centrifuge experiments to study surface blast effects on underground pipelines. In Pipelines 2005: Optimizing Pipeline Design, Operations, and Maintenance in Today’s Economy (pp. 362-370).
[۳۰] Ohno, T. (2008). Study on Structural Response to Explosion of Explosives and Blast Resistance Design. National Defence Academy of Japan.
[۳۱] Ishikawa, N., & Beppu, M. (2007). Lessons from past explosive tests on protective structures in Japan. International journal of impact engineering, ۳۴(۹), ۱۵۳۵-۱۵۴۵٫
[۳۲] Zarch, H. E., Ashkezari, G. D., & Bafghi, K. B. (2014). Investigation of the Effects of Tunnel Cross-Section Geometry on the Performance of the Lining Structure Subjected to External Blast Loading.
[۳۳] Yang, Z. (1997). Finite element simulation of response of buried shelters to blast loadings. Finite elements in analysis and design, ۲۴(۳), ۱۱۳-۱۳۲٫
[۳۴] Gui, M. W., & Chien, M. C. (2006). Blast-resistant analysis for a tunnel passing beneath Taipei Shongsan airport–a parametric study. Geotechnical & Geological Engineering, ۲۴(۲), ۲۲۷-۲۴۸٫
[۳۵] Lu, Y., Wang, Z., & Chong, K. (2005). A comparative study of buried structure in soil subjected to blast load using 2D and 3D numerical simulations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, ۲۵(۴), ۲۷۵-۲۸۸٫
[۳۶] Liu, H. (2009). Dynamic analysis of subway structures under blast loading. Geotechnical and Geological Engineering, ۲۷(۶), ۶۹۹-۷۱۱٫
[۳۷] Nagy, N., Mohamed, M., & Boot, J. C. (2010). Nonlinear numerical modelling for the effects of surface explosions on buried reinforced concrete structures. Geomechanics and Engineering, ۲(۱), ۱-۱۸٫
[۳۸] Yang, Y., Xie, X., & Wang, R. (2010). Numerical simulation of dynamic response of operating metro tunnel induced by ground explosion. Journal of rock mechanics and geotechnical engineering, ۲(۴), ۳۷۳-۳۸۴٫
[۳۹] Mobaraki, B., & Vaghefi, M. (2015). Numerical study of the depth and cross-sectional shape of tunnel under surface explosion. Tunnelling and underground space technology, ۴۷, ۱۱۴-۱۲۲٫
[۴۰] Hendron, A. J. (1977). Engineering of rock blasting on civil projects (pp. 242-277). Prentice Hall, Englewood Cliffs.
[۴۱] Luo, K. S., Wang, Y., Zhang, Y. T., & Huang, L. K. (2007). Numerical simulation of section subway tunnel under surface explosion. J. PLA Univ. Sci. Technol.(Nat. Sci. Ed.), ۸(۶), ۶۷۴-۶۷۹٫
[۴۲] Choi, S., Wang, J., Munfakh, G., & Dwyre, E. (2006). 3D nonlinear blast model analysis for underground structures. In GeoCongress 2006: Geotechnical Engineering in the Information Technology Age (pp. 1-6).
[۴۳] Junyu, F., Qin, F., & Jinchun, L. (2008). Characteristics of loads on shallow-buried structures under the ground explosions. Journal of PLA University of Science and Technology (Natural Science), ۹(۶), ۶۷۶-۶۸۰٫
[۴۴] SHAHNAZARI, H., Esmaeili, M., & HOSSEINI, R. H. (2010). Simulating the effects of projectile explosion on a jointed rock mass using 2D DEM: a case study of Ardebil-Mianeh railway tunnel.
[۴۵] Chen, H. L., Xia, Z. C., Zhou, J. N., Fan, H. L., & Jin, F. N. (2013). Dynamic responses of underground arch structures subjected to conventional blast loads: Curvature effects. Archives of Civil and Mechanical Engineering, ۱۳(۳), ۳۲۲-۳۳۳٫
[۴۶] Kumar, M., Goel, M. D., Matsagar, V. A., & Rao, K. S. (2015). Response of semi-buried structures subjected to multiple blast loading considering soil–structure interaction. Indian Geotechnical Journal, ۴۵(۳), ۲۴۳-۲۵۳٫
[۴۷] Wang, Y., Gao, G. Y., & Yang, J. (2017). Three-dimensional dynamic response of a lined tunnel in a half-space of saturated soil under internal explosive loading. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, ۱۰۱, ۱۵۷-۱۶۱٫
[۴۸] Li, C., & Li, X. (2018). Influence of wavelength-to-tunnel-diameter ratio on dynamic response of underground tunnels subjected to blasting loads. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, ۱۱۲, ۳۲۳-۳۳۸٫
* دانش آموخته کارشناسیارشد مهندسی عمران مدیریت ساخت
*هرگونه برداشت و تلخیص از مطالب این تارنما بدون ذکر منبع ممنوع است و پیگرد قانونی دارد.
ابراهیم فلاح، , تونلسازی، , هفته نامه منطقهای سیمره،
- دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط تیم مدیریت در وب منتشر خواهد شد.
- پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
- پیام هایی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط باشد منتشر نخواهد شد.