تحليل عددي سيستم نگهداري منفصل (سگمنتال) تحت بار زلزله

Numerical Analysis of the Segmental Supporting System Under Earthquake Loading

امروزه در اكثر تونل‌هاي حفر شده با TBM، از پوشش بتني پيش ساخته شده (سگمنتال) به عنوان سيستم نگهداري استفاده مي‌شود. از طرفي، مكانيزم عملكرد درزه‌هاي بين دو سگمنت در برابر بارهاي لرزه‌اي شناخته نشده است. در اين مقاله به بررسي و مطالعه عددي تاثير زلزله بر روي سيستم نگهداري سگمنتال و نيروهاي حاصله عمودي و برشي در سطح تماس بين قطعات پرداخته شده است. بدين منظور از اطلاعات تونل انتقال آب كرج به تهران (اميركبير) و از نرم‌افزار دوبعدي UDEC استفاده شده است. در ابتدا پوشش سگمنتال تحت دو شرايط لغزش كامل و بدون لغزش بررسي شد و نيروهاي حاصل برشي و نرمال درزه‌هاي بين دو سگمنت تحليل شد. در نهايت تاثير سختي درزه‌هاي بين دو سگمنت مطالعه شد. نتايج نشان دادند كه با افزايش خواص بين پوشش سگمنتال و محيط نيروها بر روي درزه‌هاي بين دو سگمنت افزايش يافته و با افزايش سختي بين درزه‌ها، نيروهاي نرمال و برشي بر روي درزه‌ها افزايش و جابجايي‌هاي نرمال و برشي كاهش مي‌يابد. به عبارت ديگر با افزايش صلبيت سيستم نگهداري، انعطاف‌پذيري پوشش با محيط اطراف كاهش يافته و در نتيجه تنش‌ها افزايش و جابجايي‌ها كاهش خواهند يافت.

Today, precast concrete lining (segmental) are used as system maintenance in the majority of tunnels excavated by TBM. On the other hand, the mechanism of the joint between two segments is not known under seismic loads. In this paper a numerical study about the effect of the earthquake on the segmental supporting system and the resultant vertical and shear forces on the contact surface between two segments is investigated. The Tehran -Karaj water conveyance tunnel (Amirkabir) was used as a case study. In this study, the UDEC software was used. At the first step, the segmental lining were simulated under no slip and full slip conditions and the normal and shear forces were studied. Finally, the effect of joint stiffness between two segments were investigated. Results showed that with increasing the interface properties, the normal and shear forces in the segmental joints increased. Also with increasing the joints stiffness, the normal and shear forces on the joints increased and the normal and shear displacement decreased. In other words, the rigidity increament of supporting system is associated with flexibility decrement of lining with respect to rock medium. So, the stresses increased and displacement decreased.