بررسی تاثیر مدل رفتاری خاک در تحلیل عددی ارتعاشات ناشی از حرکت قطار در حضور ترانشه مانع

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

2 کارشناس ارشد مهندسی عمران/ دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

چکیده

لرزش­های ناشی از حرکت قطار ممکن است باعث ناراحتی ساکنین ساختمان­های کنار ریل شود. از طرفی ممکن است سطح لرزش­ها به اندازه­ای باشد که آسیب­هایی در نازک­کاری ساختمان و تاسیسات زیر بنایی مشاهده شود. از راه­کار­های کاهش لرزش­ها می­توان به روش ترانشه[i] باز اشاره کرد. با توجه به توسعه روش­های عددی در زمینه ژئوتکنیک و استفاده از مدل رفتاری در مدل­سازی های مختلف، در این راستا در تحقیق حاضر با استفاده از سه مدل رفتاری موهر کولمب (MC)، مدل خاک سخت شونده (HS) و مدل خاک سخت شونده با سختی ناشی از کرنش­های کوچک (HSS) به بررسی تاثیر نوع مدل رفتاری بر نتایج شبیه­سازی احداث یک ترانشه مانع می­پردازیم. بدین منظور بار شبیه­سازی شده حرکت قطار بر مدل خاکی در حضور ترانشه مانع به عمق 5 متر و عرض 0.5 متر اعمال شد و تغییر شکل­های بوجود آمده در سطح زمین با ترانشه و بدون حضور ترانشه برای سه مدل رفتاری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بررسی­ها، حاکی از اینست که در حالت بدون ترانشه، بیشترین میزان جابجایی حداکثر ذره در مدل MC و کمترین مقدار آن در مدل HSS رخ می­دهد. حضور ترانشه در خاک باعث کاهش دامنه لرزش­ها شده که بیشترین کاهش PPD برای مدل HSS برابر 38 درصد مشاهده شد. در مورد پارامتر PPA حداکثر کاهش در حضور ترانشه متعلق به مدل MC برابر 36 درصد بوده است. حضور ترانشه در خاک موجب تغییر محتوی فرکانسی لرزش­ها شده به طوری که در فرکانس اصلی برای مدل­های HSS و HS بصورت افزایش دامنه و برای مدل MC کاهش دامنه فرکانس اصلی بوده است.



[i]. Trench

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Bahrekazemi, M., “Train-Induced Ground Vibration and Its Prediction”, Stockholm, 2004.

[2] Barkan, D. D., “Dynamics of Bases and Foundations”, McGraw-Hill. 1962.

[3] Dominguez, J., J. M. Roesset, “Dynamic Stiffness of Rectangular Foundations”, Research report R78-20 Department of Civil Engineering, MIT. 1978.

[4] Woods, R. D., “Screening of Surface Waves by Trenches”, Ph.D Thesis University of Michigan, 1967.

[5] Ahmad, S., T. M. Al-Hussaini, K. L. Fishman, "Investigation on active isolation of machine foundations by open trenches," Geot. Eng Vol.122, No.6, 1996, pp.454-461.

[6] Adam, M., T. G. Pflanz, G. Schmid, “Two and three dimentional transient responses of half-space under dynamic strip loads and train track loads”, 12 WCEE., Cairo, Egypt - Bochum, Germany-0568. 2000

[7] Shrivastavaa, K., Rao Kameswara, “Response of soil media due to impulse loads and isolation using trenches”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 22, 2002, pp.695–702.

[8] Bennett, A.G., C.J.C. Jones, D. J. Thompson, “A numerical investigation of railway ground vibration mitigation using a trench in a layered soil”, Noise and Vibration Mitigation for Rail Trans. Sys., Vol.118, 2012, pp.315–322.

[9] Leshchinsky, B. and H. I. Ling, "Numerical modeling of behavior of railway ballasted structure with geocell confinement", Geotextiles and Geomembranes Vol.36, 2013, pp.33-34.

[10] احمدی، م.، ح. هاشم الحسینی، ح. نجاتی، "شبیه سازی بار دینامیک قطار و بررسی تاثیر آن بر لرزش سطح زمین "، فصلنامه حمل و نقل س.2 ، ش. 1، 1389.    

[11] سعادتفر، ا.، ع. اردکانی" بررسی عددی اثر پارامتر های هندسی ترانشه باز بر کاهش ارتعاشات ناشی از حرکت قطار با استفاده از مدل شبیه سازی بار قطار " فصلنامه اساس، س.17، ش. 40، 1394.

[12] ISO 14837-1:2005 “Mechanical Vibration Ground Borne Noise and Vibration Arising from Rail System”, part1: General guidance.

[13] Lars, H. “Simulations and analyses of train-induced ground vibrations in finite element models”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 23, 2003, p.p.403–413.

[14] Nejati, H., M. Ahmadi, M. “Numerical analysis of ground surface vibration induced by underground train movement”, Tunneling and Underground Space Technology, Vol.29, 2012, pp.1-9.

[15] Feng, X., X. H. Xia, and J. H. Wang, “The Application of small strain model in excavation”, The National Natural Science Foundation of China, No.50679041, 2009.

[16] Vermeer, P. A., T. Schanz, and P. G. Bonnier, “The hardening soil model formulation and verification,” Proceedings of Plaxis Symposium on Beyond 2000 in Computational Geotechnics, Amsterdam, Rotterdam, Balkema, 1999, pp 281– 296.

[17] Benz, T., “Small-strain Stiffness of Soils and its Numerical Consequences”, Ph. D. Thesis, Institut fur Geotechnik, Universitat Stuttgart, Germany, 2007

[18] Kuhlmeyer R L, J. Lysmer, "Finite element method accuracy for wave propagation problems", Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, (SM5), Vol.99, 1973, pp.421–427.

 [19] Chopra, A. K., “Dynamics of Structure”, First Edit., New Jersy, Prentice hall. 1995.

 [20] بازیار, م. و ز قناد، دینامیک خاک, دانشگاه علم و صنعت ایران، 1391.

[21] Woods, R., “Dynamic effects of pile installations on adjacent structures”, Washington: NCHRP_Syn_253, 1997.