سازههای زیرزمینی، مانند تونل ها نقش عمدهای در صنعت آب و حمل و نقل دارند. تونل ها در نیروگاه های آبی، و انتقال آب و فاضلاب به کار میروند. ازاینرو این نوع سازهها باید مقاومت کافی در مقابل بارهای وارده را داشته باشند. حفاری در اعماق مختلف خاک به هر شکل که صورت پذیرد، منجر به تغییر توزیع تنش موجود در خاک میشود. پدیده تفرق در هنگام وقوع زلزله در سازه های مدفون روی میدهد این پدیده در زلزله های حوزه دور و نزدیک خساراتی را به تونل و سازه های روزمینی وارد می نماید. برای مطالعه موردی تونل دوقلو شیراز مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای این عمل ابتدا بر اساس تحقیقات گذشته پدیده تفرق مورد بررسی قرار گرفته شده است. روابط حاکم بر این پدیده در محیط های مختلف بدست آمده سپس با استفاده از نرم افزار اجزا محدود تونل و سازه های مجاور تحلیل شده اند. سپس از شبکه عصبی برای پیش بینی این پدیده بر اساس خروجی تحلیل المان محدود استفاده شده است. در پایان با استفاده از نرم افزار spss تحلیل آماری این پدیده انجام شده است. نتایج نشان می دهد که بیشینه مقدار تفرق در جابجائی افقی سازه ارگ، تحت زلزله های حوزه دور، 33.724% ، و تحت زلزله های حوزه نزدیک، 5.161% می باشد. مقدار تفرق در جابجائی کل سازه ارگ، تحت زلزله های حوزه دور، 23.68% ، و تحت زلزله های حوزه نزدیک 41.334% می باشد. بر اساس شبکه عصبی ایجاد شده در حوزه دور و نزدیک، چنانچه ورودی های شتاب زلزله، مختصات نقاط، راستای موج برخوردی و مدت زمان یک زلزله موجود باشد، بر اساس مقادیر آموزش شبکه های عصبی ایجاد شده برای زلزله حوزه دور و نزدیک، وقوع پدیده تفرق و میزان آن پیش بینی می شود. مقدار آزمون p-value در بخش تست شبکه ایجاد شده تحت زلزله های حوزه دور، 0.987 و تحت زلزله های حوزه نزدیک، 0.802 می باشد.
مقدمه
محققین بسیاری پدیده تفرق را مورد بررسی قرار داده اند اما چون در ارتباط با مورد تفرق امواج زلزله در تونل انتقال آب مطالعات بسیار کمی صورت گرفته است در این تحقیق این پدیده را بطور عددی بررسی می شود و آن مورد ارزیابی قرار می گیرد. از آنجائیکه این پدیده می تواند موجب تخریب سازه های زیرزمینی مانند تونل شود لذا بررسی این پدیده دارای اهمیت بسزایی می باشد. و نتایج حاصل از این تحقیقات می تواند کمک شایانی به ارگان های وابسته به وزارت نیرو و تونل های مترو وکلیه مشاورین و پیمانکاران بخش تونل بکند.
سازه های زیرزمینی با توجه به شرایط گسترش و توسعه شهرها، بطور فزاینده ای ساخته شده و مورد بهره برداری قرار می گیرند. تونل ها یکی از مهمترین سازه های زیرزمینی می باشد. خرابی های متعدد تونل ها تحت بارگذاری زلزله و بویژه خسارات وارد بر تونل ها (زلزله کوبه ژاپن)، موجب تحقیقات وسیعتری در زمینه ارزیابی اثر زلزله بر روی تونل ها گردید. ارتعاشات ناشی از زلزله می تواند به شکل امواج مختلف طولی و عرضی سازه های زیرزمینی را تحت تاثیر قرار داده و لذا تغییر شکل های مختلفی در این ارتعاشات اتفاق می افتد. در اثر تنش های دینامیکی امواج لرزه ای، این تنش ها به تنش های استاتیکی موجود افزوده می شوند و باعث ایجاد تنش ها و تغییر شکل های بیشتری در محیط پیرامون مقطع حفاری می گردند. چنان چه این موج به یک حفره زیرزمینی مانند تونل برخورد کند، بدلیل تغییر مشخصات خاک، قسمتی از موج تغییر مسیر داده و بخش دیگر در آن محیط انتشار می یابد، این پدیده را تفرق می گویند.
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول : کلیات 3
1-1-هدف 4
1-2- طراحی تونل های آبرسانی4
1-2-1- مشخصات تونل 4
1-2-1-1- شکل و ابعاد مقطع تونل 4
1-2-1-2- امتداد تونل 4
1-2-1-3- شیب تونل 5
1-2-1-4- آب زیرزمینی 5
1-3- روش کار و تحقیق 5
فصل دوم : سوابق مطالعاتی 7
2-1- مروری بر تحقیقات گذشته 8
فصل سوم : روابط حاکم بر مساله 28
3-1- انتشار امواج زلزله در محیط های الاستیک 29
3-1-1- مقدمه 29
3-1-2- انتشار امواج در محیط های الاستیک 29
3-1-2-1- تفرق امواج توسط سازه های مدفون 29
3-1-2-2- بردارهای تنش و تغییر مکانهای میدان آزاد 31
3-1-2-2-1- موج تابشی P باشد32
3-1-2-2-2- موج تابشیSV باشد 33
3-2- انتشار امواج در محیط های پوروالاستیک 34
3-2-1- تئوری Biot 34
3-2-2- عبارات جابجایی، تنش و فشار منفذی 37
3-2-3- موج برخوردی و موج تفرق یافته 38
3-2-4- معادلات حاکم بر پوشش40
3-2-5- فرمولاسیون مقدار مرزی مساله 41
3-2-6- نتایج عددی 48
فصل چهارم : نرم افزارهای کاربردی و مطالعه موردی منطقه49
4-1- مطالعه موردی 50
4-1-1- تونل دوقلو شیراز 50
4-1-2- ارگ کریم خانی 50
4-1-3- زمین شناسی و ژئوتکنیک منطقه 51
4-2- Plaxis 52
4-2-1- اطلاعات وروردی 53
4-2-1-1- پنجره عمومی 53
4-2-1-2- پنجره اصلی 53
4-2-1-3- خطوط هندسی 54
4-2-1-4- نیروها 55
4-2-1-5- مصالح 55
4-2-1-6- شبکه بندی 56
4-2-1-7- شرایط اولیه 56
4-2-2- محاسبات 57
4-2-3- خروجی 58
4-2-4- منحنی ها 58
4-3- نرم افزار Deepsoil 59
4-4- نرم افزار Matlab 61
4-4-1- مقدمه 61
4-4-2- شبکه عصبی 63
4-4-2-1- ارزش و قابلیت یادگیری در شبکههای عصبی 63
4-4-2-2- ویژگی های شبکه های عصبی 63
4-5- صحت سنجی 65
4-5-1- نرم افزار SPSS 65
4-5-2- صحت سنجی نرم افزار 65
4-5-2-1- انتشار موج یک بعدی 65
4-5-2-2- تعیین سرعت موج رایلی 66
4-5-2-3- ساختمان در معرض زلزله 67
4-5-3- صحت سنجی تز با استفاده از مقالات معتبر 68
4-5-4- نتایج spss 69
4-6- بررسی نتایج تنش و جابجائی در سازه ارگ کریم خان 70
4-6-1- بررسی جابجائی در ارگ کریم خان 70
4-6-1-1- بررسی جابجائی در ارگ کریم خان تحت زلزله حوزه دور 70
4-6-1-2- بررسی جابجائی در ارگ کریم خان تحت زلزله حوزه نزدیک 72
4-6-2- بررسی تنش در ارگ کریم خان 73
4-6-2-1- بررسی تنش در ارگ کریم خان تحت زلزله های حوزه دور 73
4-6-2-2- بررسی تنش در ارگ کریم خان تحت زلزله های حوزه نزدیک 75
4-6-3- شبکه عصبی 77
4-6-3-1- نتایج شبکه عصبی در زلزله های حوزه دور 77
4-6-3-2- نتایج شبکه عصبی در زلزله های حوزه نزدیک 78
4-7- مطالعه موردی امواج P و SV 79
فصل پنجم : نتایج و پیشنهادات 81
5-1- نتایج 82
5-2- پیشنهادات برای ادامه کار 83
پیوست الف : SMC و همگرایی در شبکه بندی 84
پیوست ب : بررسی جابجائی 90
پیوست پ : بررسی تنش-کرنش 102
فهرست منابع فارسی 123
فهرست منابع لاتین 124
چکیده انگلیسی 126
صفحه عنوان به زبان انگلیسی 127
شامل 141 صفحه فایل word