پایان نامه درمورد مدل سازی، آب زیر زمینی، شبیه سازی

اتصال مفصلی
دایرهای
20متر
20 متر
100 متر
6 عدد با اتصال مفصلی
مدلهای ساخته شده در نرمافزار در شکلهای 4-1 نشان داده شده است.
شکل 4-1) مدلهای هندسی تونل در نرمافزار PLAXIS
4-2 مشخصات مصالح
در مدلسازی عددی به طور کلی از دو نوع مصالح استفاده شده. 1- مصالح خاک 2- بتن (مصالح پوششهای تونل) جهت مدلسازی پوشش تونل المان Plate با مصالح الاستیک و از المان دوبعدی با کرنش صفحهای به ضخامت 40 سانتیمتر و مدل رفتاری موهر کلمب جهت توصیف رفتار خاک اطراف تونل استفاده شده است.
چهار نوع خاک ماسه معمولی، ماسه متراکم، رس عادی تحکیمیافته و رس پیشتحکیمیافته در حالت عدم حضور آب زیر زمینی جهت مدلسازی خاک اطراف پی مورد استفاده قرار گرفته است. پوششهای تونل از جنس مصالح بتنی در نظر گرفته شدند. مشخصات کامل مصالح خاکی استفاده شده در مدلسازی در جدول 4-2 بیان شده است.
جدول 4-2) مشخصات کامل مصالح خاکی
ویژگی
نماد
ماسه
ماسه متراکم
رس عادی تحکیمیافته
رس پیش تحکیمیافته
واحد
وضعیت زهکشی

زهکشی شده
زهکشی شده
زهکشی شده
زهکشی شده

وزن مخصوص
γ
5/16
17
15
16
kN⁄m^3
مدول یانگ
E
50000
120000
30000
80000
kN⁄m^2
ضریب پواسون
v
33/0
33/0
30/0
30/0
1
چسبندگی
C
1
1
5/5
4
kN⁄m^2
زاویه اصطکاک داخلی
φ
31
33
24
25
°
زاویه اتساع
Ψ
1
3
°
مقاومت مرزی
R_inter
صلب
صلب
صلب
صلب

4-3 مشبندی مدل
در مدلسازی عددی تونل‌ها از المان های مثلثی 15 گره ای استفاده شده است. با توجه به دقت مورد نیاز در سمت های مخلف مدل از مشبندی با اندازه های متفاوت استفاده شد. در قسمت های داخلی تونل از مش ریزتر و برای خاک قسمت های خارجی از مش درشت تر در مدلسازی استفاده شده است. پارامتر l_e در رابطه شماره (4-1) به عنوان معیاری برای درشتی و ریزی المان در نظر گرفته شد. شکل کلی المان مورد استفاده در شکل 4-2 نمایش داده شده است. همچنین در شکل (4-3) نمایی کلی از مشبندی تونل و محیط اطراف ارائه شده است.
(4-1) l_e=√(((X_max-X_min )*(Y_max-Y_min))/n_c )
در این رابطه :
X_max وX_min و Y_max و Y_min مشخصات هندسی مدل و مقادیر n_c طبق جدول شماره 4-3 تعیین می شود.
جدول 4-3) مقادیر nc جهت مش بندی
اندازه المان
n_c
خیلی درشت
25
درشت
50
متوسط
100
ریز
200
خیلی ریز
400
شکل 4-2) شکل کلی المان 15 گرهای مثلثی
شکل 4-3) نمای کلی مشبندی تونل و محیط اطراف
4-4 فازبندی و محاسبات
جهت انجام محاسبات مدلهای مورد نظر 4 فاز کلی به شرح زیر در نظر گرفته شده است.
فاز اول: محاسبه تنشهای برجا
فاز دوم: حفاری تونل و فعالسازی پوشش تونل
فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل
فاز چهارم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف
در ادامه به تفصیل چهار فاز بیان شده در فوق میپردازیم.
4-4-1 فاز اول: محاسبه تنشهای برجا
هدف از این فاز محاسبه تنش های موجود در خاک پیش از حفاری تونل است. جهت محاسبه تنش های قائم از رابطه (4-2) و جهت محاسبه تنش های افقی از رابطه (4-3) استفاده شده است. نمای تنش های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار در شکل 4-3 و 4-4 نشان داده شده است.
(4-2) σ_v=γh
σ_v تنش قائم موجود در خاک
γ وزن مخصوص خاک
h عمق نقطه مورد نظر
(4-3) σ_h=K_0 σ_v
σ_h تنش افقی موجود در خاک
K_0 ضریب رانش سکون که با استفاده از فرمول gacky محاسبه شده است.
K_0=1-Sin∅ (4-3)
شکل 4-4) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 10 متری)
شکل 4-5) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 100 متری)
4-4-2 فاز دوم: حفاری تونل و نصب همزمان پوششها
در این مرحله به مدلسازی حفاری تونل توسط دستگاه TBM و نصب همزمان پوشش های تونل می پردازیم. شکل 4-4 شکل کلی تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصب را نشان می دهد.
شکل 4-6) تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصب
4-4-3 فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل
در این مرحله به منظور شبیه سازی افت زمین در اجرای تونل روش انقباض (Contraction Method) مورد استفاده قرار گرفته است. در اصل با تعریف پارامتر انقباض همگرایی تونل و کاهش سطح مقطع حفاری شده مدلسازی می گردد. منابع مختلف مقادیر 5/0 تا 5/2 درصد را با توجه به وضعیت ژئوتکنیکی زمین، دقت اجرای تونل و مهارت اپراتور پیشنهاد می کنند در این مدلسازی به طور محافظه کارانه از مقدار 2 درصد استفاده شده است. تغییر شکل های تونل در فاز سوم در شکل 4-5 نشان داده شده است.
شکل 4-7) تغییر شکل های تونل پس از اعمال انقباض
4-4-4 فاز دوم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف
در این مرحله مجموعه تونل و خاک اطراف تحت بارگذاری زلزله قرار می دهیم. بارگذاری زلزله در نرم افزار PLAXIS به صورت وارد کردن نمودار شتاب-زمان مربوط به هر زلزله به سنگ بستر قابل مدل سازی است. در این پژوهش زلزله Northridge به عنوان زلزله ای با محتوای فرکانسی بالا و زلزله Chi Chi –Taiwan به عنوان زلزله ای با محتوای فرکانسی پایین انتخاب شد و به سنگ بستر اعمال گردیدند. شتاب نگاشت های مربوط به این دو زلزله در شکل 4-8 و شکل 4-9 نشان داده شده است. همچنین نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در شکل 4-10 نشان داده شده است.
شکل 4-8) شتاب نگاشت زلزله Northridge
شکل 4-9) شتاب نگاشت زلزله Chi Chi –Taiwan
شکل 4-10) نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در اثر زلزله
فصل پنجم
« بحث و نتیجه‌گیری »
5-1 ارائه نتایج و مقایسه
همان طور که پیش از این بیان گردید چهار نوع خاک با دو عمق قرارگیری سنگ بستر نسبت به تونل مدل سازی گردید. هر یک از مدل ها تحت دو نوع زلزله بارگذاری گردید و در مجموع 16 مدل ساخته و تحلیل شد که طبق جدول 5-1 نامگذاری شدند. در این فصل نتایج حاصل از تحیل این مدل ها در دو بخش ارائه میگردد. بخش اول شامل جابه جایی ایجاد شده در سطح خاک و المان های پوشش تونل و بخش دوم مشتمل بر نیروهای داخلی ایجاد شده بر اثر اندرکنش پوشش تونل با خاک اطراف تحت بارگذاری های اعمالی است.
جدول 5-1) مشخصات تونل های مدل سازی شده
مدل
نوع خاک
عمق سنگ بستر
زلزله
T1
ماسه معمولی
10
Northridge
T2
ماسه معمولی
10
Chi Chi-Taiwan
T3
ماسه معمولی
100
Northridge
T4
ماسه معمولی
100
Chi Chi-Taiwan
T5
ماسه متراکم
10
Northridge
T6
ماسه متراکم
10
Chi Chi-Taiwan
T7
ماسه متراکم
100
Northridge
T8
ماسه متراکم
100
Chi Chi-Taiwan
T9
رس عادی تحکیم یافته
10
Northridge
T10
رس عادی تحکیم یافته
10
Chi Chi-Taiwan
T11
رس عادی تحکیم یافته
100
Northridge
T12
رس عادی تحکیم یافته
100
Chi Chi-Taiwan
T13
رس پیش تحکیم یافته
10
Northridge
T14
رس پیش تحکیم یافته
10
Chi Chi-Taiwan
T15
رس پیش تحکیم یافته
100
Northridge
T16
رس پیش تحکیم یافته
100
Chi Chi-Taiwan
5-2 نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل
در این قسمت ضمن بیان نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل در مدلهای مختلف به مقایسه آنها میپردازیم. در شکل شماره 5-1 و 5-2 نمونه‌ای از نمودار برش و لنگر مربوط به پوشش های تونل تحت بار زلزله ارانه گردیده است. حداکثر نیروهای ایجاد شده شامل نیروهای برشی و لنگر خمشی برای هرمدل به طور جداگانه در جدول 5-1 بیان شده است.
شکل 5-1) نمونه‌ی نمودار برش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10
شکل 5-2) نمونه‌ی نمودار خمش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10
5-2-1-بررسی نوع خاک و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در نیروهای داخلی پوشش ها
در این حالت با مقایسه نیروهای داخلی پوشش ها در مدل های مختلف (T1 تا T16) به بررسی اثر نوع خاک، میزان تراکم، نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تا تونل می پردازیم. حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در پوشش ها در جدول 5-2 ارائه شده است.
جدول 5-2) حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در مدلها
مدل
نوع خاک
عمق سنگ بستر
زلزله
حداکثر نیروی برشی (kN/m)
حداکثر لنگر خمشی (kN.m/m)
T1
ماسه معمولی
10
Northridge
6/192
6/414
T2
ماسه معمولی
10
Chi Chi-Taiwan
0/113
8/326
T3
ماسه معمولی
100
Northridge
7/115
7/353
T4
ماسه معمولی
100
Chi Chi-Taiwan
9/106
8/334
T5
ماسه متراکم
10
Northridge
0/318
2/609
T6
ماسه متراکم
10
Chi Chi-Taiwan
5/93
6/219
T7
ماسه متراکم
100
Northridge
0/124
8/348
T8
ماسه متراکم
100
Chi Chi-Taiwan
4/123
1/336
T9
رس عادی تحکیم یافته
10
Northridge
192
6/515
T10
رس عادی تحکیم یافته
10
Chi Chi-Taiwan
113
8/326
T11
رس عادی تحکیم یافته
100
Northridge
8/161
4/517
T12
رس عادی تحکیم یافته
100
Chi Chi-Taiwan
9/106
8/334
T13
رس پیش تحکیم یافته
10
Northridge
6/188
0/647
T14
رس پیش تحکیم یافته
10
Chi Chi-Taiwan
0/113
8/326
T15
رس پیش تحکیم یافته
100
Northridge
7/159
1/513
T16
رس پیش تحکیم یافته
100
Chi Chi-Taiwan
5/109
9/341
با بررسی و مطالعه نیروهای حداکثر ایجاد شده در پوشش ها موارد زیر قابل استحصال است:
الف- شتاب نگاشت زلزله Northridge که در این مدلسازی مورد استفاده قرار گرفت. نسبت به شتاب نگاشت زلزله Chi Chiدر فاصله نزدیک ‌تری از گسل ثبت شده است. با مقایسه دامنه فوریه مربوط به هریک از زلزله‌ها مشخص می‌گردد که شتاب نگاشت مربوط به زلزله Northridge محتوای فرکانسی بیشتری را شامل می‌شود. به همین دلیل بر اثر زلزله Northridge نیروی بیشتری در المان‌های پوششی تونل ایجاد می‌شود. به عنوان مثال می‌توان نتایج حاصل از مدل‌های T11 و T12 را مشاهده نمود. در شکل 5-3 طیف فوریه مربوط به شتاب نگاشت هریک از زلزله‌ها نشان داده شده است. همچنین تاثیر نوع زلزله در خاک‌های رسی بیشتر از خاک‌های ماسه‌ای است.
الف
ب
شکل 5-3) دامنه فوریه زلزله های اعمالی الف- زلزله Northridge ب- زلزله Chi Chi
ب- به طورکلی با مقایسه نتایج تحلیل‌ها می‌توان دریافت که در صورت ثابت بودن تمام شرایط، در زلزله Northridge با محتوای فرکانسی بیشتر، هرچه فاصله‌ی سنگ بستر تا تونل کمتر باشد برش و خمش بیشتری در اثر زلزله به المان‌های پوششی اعمال می‌گردد. این در حالی است که در زلزله‌ی Chi Chi تاثیر فاصله از سنگ بستر محسوس نخواهد بود. به عنوان مثال می‌توان به نتایج مدل‌های T5 و T7 برای زلزله Northridge، T14 و T16 برای زلزله (Chi Chi) اشاره کرد.
ج- با اعمال زلزله‌ی( Chi Chi )

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   منبع پایان نامه ارشد درمورد324، 225، 576

Related articles

منابع و ماخذ پایان نامه دانش آموز، پژوهشگران، دانش آموزان

افزایش کفایت خود تلاش می کنند.به عبارت دیگر ، دانش آموزانی که اهداف عملکردی را مد نظر دارند ، در ابتدا علاقه مند به اکتساب ارزشیابی های مثبت از توانای هایشان هستند ، سعی می کنند تا از موارد منفی اجتناب کنند ، این افراد ترجیح می دهند ارزشیابی مثبتی در یک تکلیف آسان تر […]

Learn More

پایان نامه رایگان درباره اکسیداسیون

فصل اول مـقـدمـه 1-1- پیش گفتار امروزه به دلیل استفاده بیش از حد کودهای شیمیایی حاوی ازت برای تسریع رشد رویشی‏، بسیاری از سبزیها مخصوصاَ سبزیهای برگی دارای درصد بالایی نیترات هستند که در بسیاری از موارد از استانداردهای تعیین شده بیشتر است. البته نیترات (NO3) خودش یک ماده سمی برای انسان محسوب نمی شود […]

Learn More

دانلود پایان نامه با موضوع آنالیز، سیستم، شیمیایی

ی باشد ? : بردار ضریب ناشناخته مربوط به پارامترها ?: خطای تصادفی آزمایش که انتظار می رود میانگین صفر داشته باشد مدل های ریاضی می توانند برای محاسبه یک یا همه فاکتورها و اثرات آن ها در گستره آزمایش استفاده شوند. مدل های رگرسیون درجه 1و2 می توانند برای آنالیز پاسخ به عنوان تابعی […]

Learn More

دیدگاهتان را بنویسید