ارزيابي اثرات حفر تونل بر پاسخ لرزه‌اي سطح زمين با استفاده از روش تفاضل محدود

با افزايش روز‌افزون جمعيت شهري و ايجاد مشكلات ترافيكي، لزوم استفاده از فضاهاي زيرزميني در بخش حمل‌ونقل اجتناب‌ناپذير است. تحقيقات اخير نشان داده‌است كه پاسخ لرزه‌اي سطح زمين بر روي تونل‌ها، مي‌تواند از حركت ميدان آزاد در طول زلزله متفاوت باشد و الگوي انتشار امواج لرزه‌اي را تغيير دهد و باعث تغيير در پاسخ زمين و پي ساختمآن‌ها شود. با اين حال تا كنون اين تاثيرات در آيين‌نامه‌هاي لرزه‌اي براي طراحي سازه‌هاي سطحي لحاظ نشده‌است. در اين تحقيق به روش تفاضل محدود با استفاده از نرم‌افزار FLAC 2D به بررسي اثرات حفر تونل بر روي تقويت امواج زلزله در سطح زمين پرداخته شده‌است. با مدل‌سازي‌هاي عددي صورت گرفته، تاثير سرعت موج برشي خاك تحت امواج هارمونيك با فركانس و دامنه‌هاي متفاوت در دو حالت با حضور تونل و ميدان آزاد بررسي شده‌است. نتايج بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه سختي خاك و پوشش تونل و هم‌چنين محتواي فركانسي امواج، تاثير بسزايي در پاسخ زمين مي‌گذارد و مي‌تواند حداكثر شتاب سطح زمين را در شرايط امواج هارمونيك تا حدود 1.3 و با اعمال شتاب‌نگاشت زلزله بم تا 1.7 برابر افزايش دهد. اثر حضور تونل تا فاصله 15 برابر شعاع آن بوده است و در فواصل بيشتر بي‌تاثير مي‌شود. ضرايب بدست آمده براي بزرگنمايي پاسخ زمين مي‌تواند در پهنه‌بندي لرزه‌اي مناطق شهري و براي طراحي لرزه‌اي سازه‌هاي سطحي در محدوده تحت تاثير تونل، مورد استفاده قرار گيرد