بررسی چگونگی رشد شبکه های متروی شهری: از دیدگاه شبکه پیچیده

How urban metro networks grow: From a complex network perspective

خلاصه
1 مقدمه
2 داده ها و روش
3 نتایج
4 بحث
5 اظهارات پایانی
منابع

چکیده
شهرها شاهد ظهور و رشد خطوط مترو بودند که منجر به ساختارهای متفاوتی شد که امروزه می بینیم.  به طور کلی سیستم های مترو چکونه گسترش می یابند؟ الگوهای رشد فضایی و زمانی شبکه‌های مترو و آمار شبکه‌های پیچیده آن‌ها ممکن است بینشی در مورد این موضوع ارائه دهد. این مقاله یک طرح 9 متری  را در چارچوب تحلیل شبکه پیچیده ایجاد می‌کند تا عملکرد خدمات یک شبکه مترو شهری را از سه بعد، یعنی دسترسی، انعطاف‌پذیری  و قابلیت خدمات کمی‌سازی کند. در پرتو این، یک طرح شبدری به عنوان ابزاری برای نشان دادن الگوی بلوغ و رشد چند بعدی یک شبکه مترو پیشنهاد می‌شود. در این مطالعه  توسعه متروی 42 شهر اصلی چین با استفاده از معیارها و ابزار تجسم نشان داده شده است. یافته‌ها نشان می‌دهند که شبکه‌های مترو قادر به تکامل از شکل‌های نوپا به شکل‌های بالغ هستند و امتیازات آنها در تمام ابعاد افزایش می‌یابد. رقابت بین توسعه مترو و محبوبیت خودرو منجر به انتخاب حمل و نقل شهری بین مترو غالب و خودرو غالب می شود. اگر مترو زود توسعه یابد در حالی که مالکیت خودرو هنوز در سطح پایینی است، شهرها ممکن است احتمال بیشتری برای تبدیل شدن به سیستم  متروی غالب داشته باشند. مشابه سلسله مراتب نیازهای مازلو برای افراد، یک شبکه متروی شهری ممکن است به عنوان پاسخی به نیازهای شهر پدیدار شود که از اساسی ترین (مانند دسترسی) تا پیچیده ترین (مانند انعطاف پذیری و قابلیت سرویس دهی) را شامل می شود.

2 داده ها و روش
2-1-خطوط مترو در شهرهای سرزمین اصلی چین
در حال حاضر خطوط مترو در 42 شهر سرزمین اصلی چین در حال بهره برداری هستند و این حقایق اساسی این شهرها هستند که اساس این مطالعه را تشکیل می دهند. مجموعه داده‌ها از آمارهای عمومی در دسترس است که آژانس‌های حمل‌ونقل در اینترنت و سالنامه‌های شهر در دسترس قرار داده‌اند (اداره ملی آمار، 2022).

ویژگی های آماری مجموعه داده ها در جدول 1 خلاصه شده است. از 42 شهر، 9 شهر در حال حاضر مسافت مترو بیش از 300 کیلومتر دارند، در حالی که 15 شهر دارای میانگین روزانه حجم مسافر بیش از یک میلیون نفر هستند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، شهرهایی با ایستگاه های مترو بیشتر و مسافت پیموده شده بیشتر معمولاً از حجم مسافر روزانه بالاتری پشتیبانی می کنند، برخلاف آنچه پیش بینی کرده بودیم، به استثنای برخی شهرها (مانند شنژن، شیان، و چانگشا) که همانطور که توسط دایره های آبی بزرگتر در مقایسه با “همسایگان” آنها در شکل 1(a) نشان داده شده است، نسبتاً “بیش از حد” هستند. توزیع فاصله عملیاتی، تعداد ایستگاه‌ها و میانگین حجم مسافر روزانه، همگی تقریباً به توزیع‌های نرمال نزدیک می‌شوند، همانطور که در شکل 1 (ب) تا (د) مشاهده می‌شود.

باید ارتباطی بین اندازه خطوط مترو و شهر عامل (به عنوان مثال، از نظر جمعیت و تولید ناخالص داخلی) وجود داشته باشد زیرا گسترش خطوط مترو کم و بیش نشان دهنده توسعه شهری است (لین و همکاران، a 2021 .، 2021 b) با توجه به شکل 2، که یک همبستگی مثبت بین مایل مترو و جمعیت را نشان می دهد، افزایش جمعیت شهری احتمالاً عامل توسعه مترو است.تنها داده خارج از محدوده شهر چونگ کینگ است که مسافت پیموده شده غیرعادی نسبت به اندازه خود دارد. جغرافیای ناهموار شهر، که مشکلات بیشتری را برای ساخت و ساز قنات در آنجا ایجاد می کند، ممکن است مقصر این ناهنجاری باشد. علاوه بر این، بین تولید ناخالص داخلی سرانه و تعداد مسافرانی که هر روز از خطوط مترو استفاده می کنند، رابطه معناداری وجود دارد. این اغلب از دایره هایی که با افزایش فاصله و جمعیت از نظر اندازه و رنگ گرم رشد می کنند آشکار می شود و استفاده کافی از سیستم های مترو را در شهرها نشان می دهد.

رفتارهای لرزه ای سیستم تونل-خاک تاسیسات عمومی: با و بدون اتصالات مشترک

Seismic behaviors of utility tunnel-soil system: With and without joint connections

چکیده
1 مقدمه
2 طراحی آزمایش و ابزارآلات دقیق برای مدل
2.1 تجهیزات میز لرزان
2.2 آماده سازی مدل
2.3 برنامه آزمایش
3 تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش و بحث
3.1 پاسخ دینامیکی فشار خاک
3.2 پاسخ شتاب
3.3 پاسخ لنگر خمشی
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده

پاسخهای لرزه ای سیستم خاک-تونل تاسیسات عمومی از طریق آزمونهای مدل میز لرزان، با در نظر گرفتن دو نوع تونل تاسیسات دو ریتگی، با اتصالات مشترک و بدون آن مورد مطالعه قرار گرفت. این دو مدل تونل آزمایشی، از سیم آهنی گالوانیزه و میکرو بتن ساخته شده بودند و خاک توسط شن و ماسه استاندارد خشک از طریق عملیات کوبیدن لایه ای شبیه سازی شد. سیستم خاک-تونل تاسیسات عمومی تحت ارتعاش افقی در جهت تک محوری عمود بر جهت طولی مدل تونل قرار گرفت. پاسخ فشار خاک، پاسخ شتاب و پاسخ لنگر خشی از طریق ابزارهای دقیقی مانند فشار سنج خاک، شتاب سنج و کرنش سنج اندازه گیری شد. نتایج آزمایش نشان می دهد که اتصالات مشترک در تونل تاسیسات عمومی در امتداد جهت طولی، نقش مهمی در تعیین مشخصه پاسخ فشار خاک و پاسخ لنگر خمشی دارند، در حالیکه اثر اتصالات مشترک بر پاسخ شتاب اهمیت کمتری دارد. علاوه بر این، دیوار جداساز، پاسخ شتاب هماهنگ را با دیواره جانبی مدل تونل تاسیسات عمومی دو رینگی، تحت شرایط لرزه ای نشان می دهد.

1 مقدمه

با توسعه سیستم زیرساختهای شهری، منابع زمین به طور فزاینده ای کاهش می یابند (Von der Tann و همکاران، 2020؛ Zhu و همکاران، 2016). بنابراین، تونل تاسیسات عمومی با ارائه راه حلی عملی برای شکل پیچیده خطوط لوله زیرزمینی، به تدریج در طی شهرنشینی به منظور استفاده کامل از فضای زیرزمینی مورد پذیرش قرار می گیرد (Wang و همکاران، 2018b، Yang و همکاران، 2019a، Chen و همکاران، 2021) و از مراکز تاریخی محافظت می کند (Valdenebro & Gimena، 2018). از یک سو، بسیاری از خطوط لوله زیرزمینی (مانند کابلهای ولتاژ بالا، لوله آبرسانی، لوله حرارتی، کابل مخابراتی و خط لوله گاز) را می توان مستقیماً در آن نصب کرد تا کارگران بتوانند به راحتی این خطوط لوله مهم را حفظ و نگهداری کنند. از سوی دیگر، هنگامی که تونل برق به طور مداوم در طی خطرات طبیعی یا سایر شرایط اضطراری آسیب شدیدی را متحمل شود، شکست این خطوط لوله زیرزمینی، قربانیان زلزله را مضطرب تر می کند (Sakai و همکاران، 2017). اخیراً مطالعات مختلفی در رابطه با تونل زیرزمینی تاسیسات از منظر فن اوری ساخت و ساز (Valdenebro و همکاران، 2019)، اثر عمق دفن (Xu و همکاران، 2018)، تاثیر تونل تاسیسات عمومی بر ساختمان های مجاور (Tan و همکاران، 2019) کنترل و نظارت بر شهرک سازی (Huang و همکاران، 2018 و طراحی اقتصادی (Li و همکاران، 2019) انجام شده است که اکثر آنها در شرایط ایستا بودند. با این حال، از آنجایی که زلزله یکی از جدی ترین مخاطرات طبیعی است، عملکرد لرزه ای را نباید نادیده گرفت (Chen و همکاران، 2019b).

Abstract

Seismic responses of utility tunnel-soil system were studied via shaking table model tests with considerations of two kinds of double box utility tunnels: with and without joint connections. These two testing utility tunnel models were made of galvanized iron wire and micro-concrete, and the ground was simulated by the dry standard sand through layered tamping treatment. The utility tunnel-soil system was subjected to horizontal vibration in uniaxial direction perpendicular to the longitudinal direction of tunnel model. Via instrumentations of earth pressure gauges, accelerometers and strain gauges, the earth pressure response, acceleration response and bending moment response were measured. The testing results show that the joint connections in the utility tunnel along the longitudinal direction play an important role in determining the characteristic of earth pressure response and bending moment response, whereas the effect of joint connections on acceleration response is less significant. In addition, the partition wall exhibits the consistent acceleration response with the side-wall of double box utility tunnel model under seismic condition. Based on the testing results, it is suggested that the joint connection should be taken reasonably into consideration during design and construction for engineering practice.

1 Introduction

With development of city infrastructure system, land resources are becoming increasingly scarce (Von der Tann et al., 2020; Zhu et al., 2016). Therefore, the utility tunnel is gradually adopted during urbanization to fully utilize the underground space (Wang et al., 2018b; Yang et al., 2019a; Chen et al., 2021) and protect the historic centers (Valdenebro & Gimena 2018), as it provides a practical solution to the complex layout of underground pipelines. On the one hand, many underground pipelines (like highvoltage cables, water supply pipe, heat pipe, telecommunications cable, and gas pipeline) can be installed in it directly so that workers can maintain these important pipelines conveniently. On the other hand, once the utility tunnel invariably suffers severe damage during natural hazards or other emergencies, the failure of these underground pipelines will further distress the earthquake victims (Sakai et al., 2017). Recently, various studies related to underground utility tunnel have been conducted from the perspective of construction technology (Valdenebro et al., 2019), effect of buried depth (Xu et al., 2018), influence of utility tunnel on adjacent buildings (Tan et al., 2019), settlement control and monitoring (Huang et al., 2018) and economic design (Li et al., 2019), most of which were under the static condition. However, as earthquake is one of the most serious natural hazards, the seismic performance should not be ignored (Chen et al., 2019b).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رفتارهای لرزه ای سیستم تونل-خاک تاسیسات عمومی: با و بدون اتصالات مشترک

Seismic behaviors of utility tunnel-soil system: With and without joint connections

واکنش های دینامیکی کوتاه مدت یک تونل کم عمق پوشانده شده در خاک اشباع شده

Transient dynamic response of a shallow buried lined tunnel in saturated soil

چکیده

1. مقدمه

2. معادلات کنترل کننده

3. انتقال هم پایه

4. روابط بین واکنش دینامیکی و پتانسیل ها

5. شرایط مرزی در مختصات قطبی

6. تاثیر عمق حفاری بر واکنش دینامیکی تونل

7. نتیجه گیری ها

منابع

چکیده

تحقیقات قبلی، نتایج با ارزشی را در مورد واکنش های دینامیکی کوتاه مدت تونل های حفر شده در فضای کامل ارائه کرده اند. به هر حال، مدل نیم فضا از نظر کاربردی جذابیت بیشتری دارد، زیرا معمولا تونل ها دارای عمق محدود حفاری هستند. در این تحقیق، واکنش دینامیک یک تونل پوشانده شده بررسی شده است که خاک مجاور آن با استفاده از نظریه بیوت توصیف شده و پوشش تونل هم با استفاده از نظریه دینامیک ارتجاعی توصیف شده است. مرز مستقیم نیم فضا با استفاده از کمان محدب دارای شعاع بزرگ نشان داده می شود. با توجه به نظریه جمع گراف، راه های کلی در یک سیستم مختصات مستطیل تبدیل به جواب های موجود در سیستم مختصات قطبی می شود. جواب های به دست آمده برای جابه جایی و فشار خاک و پوشش ها و همچنین فشار روزنه های خاک در حوزه انتقال لاپلاس بر اساس شرایط مرزی به دست آمده اند. جواب های حوزه زمانی هم با استفاده از انتقال وارونه لاپلاس تعیین شدند. نتایج عددی ارائه شده نشان دهنده توزیع مقادیر پیک برای جابه جایی هلی زمین، فشارها و فشار روزنه های خاک می باشند. 

7. نتیجه گیری ها

نتایج اصلی این تحقیق به صورت زیر جمع بندی شده اند:

1) مقادیر حداکثر جابجایی های عمودی زمین با افزایش عمق حفر تونل کمتر می شوند. حداکثر مقادیر بیشینه در امتداد خط مرکزی تونل می باشند. حداکثر مقادیر و میدان نوسان حاصل از بار ثابت ناگهانی و بار تدریجی شبیه یکدیگر هستند و بیشتر از مقدار حاصل از بار نوسانی مثلثی هستند. میدان نوسان حاصل از جابه جایی های زمین در مرکز تونل به بیشترین مقدار می رسد و و بتدریج به سمت خارج کاهش می باید.

2) نقشه برجسته جابه جایی در خاک اشباع شده دارای شکل قلب است، زیرا جابه جایی روی تونل بیشترین اندازه است. با فرض اینکه عمق حفاری نامحدود است، نقشه برجسته جابه جایی باید یک دایره باشد. شیب جابه جایی در روی قسمت پوشانده شده تونل بیشتر است.

Abstract

Previous research has produced valuable results on the transient dynamic response of tunnels buried in full-space. However, a half-space model is of more practical interest because tunnels normally have finite buried depths. In this paper, the dynamic response of a lined tunnel is studied where the surrounding soil is described using Biot’s theory and the lining is described by the theory of elastodynamics. The half-space straight boundary is approximately represented by a convex arc of large radius. In accordance with Graff’s addition theorem, the general solutions in a rectangular coordinate system are converted to ones in a polar coordinate system. The solutions for displacements and stresses of both the soil and the lining as well as the pore pressure of the soil in the Laplace transform domain are derived based on boundary conditions. Time domain solutions are then obtained by the use of inverse Laplace transform. Numerical results are presented showing the distributions of peak values of ground displacements, stresses and pore pressures of the soil.

7. Conclusions

The main results of this study are summarized as follows:

(1) The peak values of vertical ground displacements tend to be smaller with increasing the buried depth of the tunnel. The maximum peak value appears along the center line of the tunnel. The peak values and amplitude induced by a suddenly applied constant load and a gradually applied step load are similar to each other and far greater than that induced by a triangular pulse load. The amplitude of ground displacement reaches the maximum value in the center of the tunnel and gradually reduces outwardly.

(2) The displacement contour in saturated soil shows a heart shape because the displacement above the tunnel is at its maximum. Assuming the buried depth value is infinite, the displacement contour should be a circle. Displacement contour induced by a suddenly applied constant load is much closer to a heart shape. The displacement gradient is greater right over the lining of the tunnel.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

واکنش های دینامیکی کوتاه مدت یک تونل کم عمق پوشانده شده در خاک اشباع شده

Transient dynamic response of a shallow buried lined tunnel in saturated soil

ابعاد فاصله دید و منحنی افقی در طراحی تونل های جاده ای در مقابل بزرگراه ها: قسمت دوم (کامیون ها)

Sight distance and horizontal curve aspects in the design of road tunnels vs. highways: Part II (trucks)

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ابعاد فاصله دید و منحنی افقی در طراحی تونل های جاده ای در مقابل بزرگراه ها: قسمت دوم (کامیون ها)

Sight distance and horizontal curve aspects in the design of road tunnels vs. highways: Part II (trucks)

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

رفتار طولانی مدت تونل و حرکات زمین پس از تونل‌زنی در خاک های رسی

Long-term tunnel behaviour and ground movements after tunnelling in clayey soils

چکیده

پیشگفتار

مکانیسم زهکشی تونل

تونل منفرد

حرکات زمین

حرکات عمودی

حرکات افقی

رفتار پوشش

تونل‌های دوقلو

حرکات زمین

مکانیسم A: تعامل میدان کرنش

مکانیسم B: محدودیت تامین جریان

مکانیسم C: فشردگی عرضی خاک

مکانیسم A

رفتار پوشش تونل دوقلو

تونل‌های گذر عرضی

خاتمه و توصیه‌های برای مطالعه آینده

منابع

چکیده

 حرکات طولانی مدت زمین در بالا تونل ممکن است با گذشت زمان پس از تونل‌زنی خاک‌های رسی، به افزایش ادامه دهد زیرا فشارهای آب منفذی بیش از حد القا شده توسط تونل‌زنی پراکنده می‌شوند، در حالی که فشار متغیر زمین که روی تونل اعمال می‌شود منجر به تغییر شکل تونل در طول تحکیم می‌شود. علاوه‌براین، خود تونل، شرایط زهکشی جدیدی را معرفی می‌کند؛ یعنی، بسته به شرایط زهکشی خط‌کشی (پوشش) تونل، تنش‌های موثر حول تونل، با گذشت زمان تغییر کرده و تحکیم (استحکام) بیشتر خاک را القا می‌کنند. میزان نشست (نفوذ) از خاک رسی با نفوذپذیری پایین اغلب بسیار کوچک بوده و نشست (نفوذ) آب زمین در تونل می‌تواند به سرعت بخار شود. اگرچه تونل ممکن است به نظر نشست ناپذیر برسد چون سطح به نظر خشک می‌رسد، این احتمال وجود دارد که شرایط زهکشی تونل در واقع نشست پذیر (نفوذپذیر) باشد. این مقاله به بررسی تعامل تحکیم خاک-تونل، به ویژه با تمرکز روی حرکات سطح زمین و تغییر شکل پوشش تونل در جهت رفع دغدغه‌های مهندسان می‌پردازد. نتایج تجزیه و تحلیل نشان می‌دهند که گذردهی پوشش تونل نسبت به نفوذپذیری زمین اطراف، نقش مهمی در هر دوی حرکات طولانی مدت زمین و رفتار پوشش تونل دارد. یافته‌های منتشر شده در تحقیقات، به صورت گام به گام با شروع از یک تونل منفرد، تونل‌های دوقلو تا ساختارهای گذر عرضی  پیچیده مورد بررسی قرار می‌گیرند. مکانیسم‌های تحکیم خاک القا شده توسط تونل‌زنی برای این ساختارها شناسایی می‌شوند و در صورت امکان، متدلوژی‌های ممکن مهندسی برای ارزیابی اندازه نشست‌های سطح زمین و بارگذاری‌های پوشش تونل ارائه می‌شوند. 

پیشگفتار

در خاک‌های رسی، حرکات زمین در بالای تونل می‌توانند به ایجاد ساختار بعدی ادامه دهند، در حالی که تونل، با تحکیم خاک، تغییر شکلی را توسعه می‌دهد (به عنوان مثال، باورز، هیلر و نیو، 1996؛ هریس، 2002؛ لیور، سوگا، رایت و جفریس، 2013؛ نیرن، 1998؛ اوریلی، میر، و آلدرمن، 1991؛ پک، 1969؛ شیرلاو، 1995).  افزایش نشست تحکیم ممکن است منجر به آسیب‌هایی در ساختمان سطحی شود، به عنوان مثال، همانطور که توسط هریس (2002) اشاره شده است، در بالای تونل‌های Jubilee Line Extension در لندن، تغییر شکل طولانی مدت تونل ممکن است منجر به ترک خوردگی، نفوذ آب، و جابجایی‌های دیفرانسیلی با خطر خارج شدن از خط برای ایمنی تونل شود (شن، وو، کوی و یین، 2014). 

خاتمه و توصیه‌های برای مطالعه آینده

تونل‌ها اغلب برای چند دهه یا بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مقاله به توصیف مکانیسم‌های مختلف حرکات طولانی مدت زمین و رفتار تونل پس از تونل‌زنی در خاک‌های رسی بر اساس مجموعه‌ای از تجزیه و تحلیل‌های عنصر متناهی 3 بعدیِ انجام شده و تفسیر مطالعات موردی میدانی محدود می‌پردازد. یک تونل منفرد، جریان نشت شعاعی را در اطراف تونل در طول تحکیم خاک تولید می‌کند. تونل‌های دوقلو و گذرهای عرضی، توسعه تنش موثر و فشار منفذی حول تونل را با گذشت زمان از شرایط نشت شعاعی تغییر می‌دهند و بنابراین، تعامل پیچیده تونل-خاک رخ می‌دهد. در این مقاله، رفتار طولانی مدت یک تونل منفرد، تونل‌های دوقلو و گذرهای عرضی  با تاکید ویژه روی حرکات زمین سطحی و رفتار پوشش تونل مورد بحث قرار می‌گیرد. 

Abstract

Long term ground movements above a tunnel may continue to increase with time after tunnelling in clayey soils as the tunnelling-induced excess pore water pressures dissipate, whilst the changing earth pressure acting on the tunnel leads to further tunnel deformation during consolidation. Furthermore the tunnel itself introduces new drainage conditions; that is, depending on the drainage condition of the tunnel lining, the effective stresses around the tunnel change with time, inducing further soil consolidation. A seepage rate from low permeability clayey soil is often very small and the groundwater seeping into the tunnel can evaporate quickly. Although a tunnel may look impermeable because the surface looks dry, it is possible that the tunnel drainage conditions are actually permeable. This paper summarises the investigation of soil-tunnel consolidation interaction, particularly focusing on ground surface movements and tunnel lining deformation in the interest of engineering concerns. Analysis results show that tunnel lining permittivity relative to the permeability of the surrounding ground plays an important role on both long-term ground movements as well as tunnel lining behaviour. The findings published in literature are reviewed step by step starting from a single tunnel, twin tunnels to complex cross passage structures. The mechanisms of tunnelling-induced soil consolidation for these structures are identified and, where applicable, possible engineering methodologies to assess the magnitude of long-term ground surface settlements and tunnel lining loads are proposed.

Introduction

In clayey soils, ground movements above a tunnel can continue to build up following construction whilst the tunnel develops a further deformation as the soil consolidates (e.g. Bowers, Hiller, & New, 1996; Harris, 2002; Laver, Soga, Wright, & Jefferis, 2013; Nyren, 1998; O’Reilly, Mair, & Alderman, 1991; Peck, 1969; Shirlaw, 1995). The increasing consolidation settlement may induce surface building damages, for example, as reported by Harris (2002), above the Jubilee Line Extension tunnels in London, whilst long-term tunnel deformation may lead to cracks, water infiltration and differential displacements at risk of derailment for tunnel safety (Shen, Wu, Cui, & Yin, 2014).

Closure and recommendations for future study

Tunnels are often used for decades or even longer. This paper describes various mechanisms of long-term ground movements and tunnel behaviour after tunnelling in clayey soil based on a series of 3D finite element analyses conducted and interpretation of limited field case studies. A single tunnel generates a radial seepage flow around the tunnel during soil consolidation. Twin tunnels and cross passages alter the development of the effective stress and pore pressure around the tunnel with time from the radial seepage condition and therefore complex tunnel-soil interaction occurs. In this paper, the long term behaviour of a single tunnel, twin tunnels and cross passages are discussed with particular emphasis on surface ground movements and tunnel lining behaviour.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رفتار طولانی مدت تونل و حرکات زمین پس از تونل‌زنی در خاک های رسی

Long-term tunnel behaviour and ground movements after tunnelling in clayey soils

تاریخچه موردی تاثیر طراحی لرزه ای بر تونل های سنگی

Impact of seismic design on tunnels in rock – Case histories

چکیده

معرفی

تاثیر زلزله بر روی تونل‌ها

حرکات زمین

جابجایی‌های گسل

طراحی لرزه‌ای تونل‌ها

پشتیبانی(تکیه گاه) زمینی

پوشش نهایی

تاریخچه ی موردی

حفاری متعارف

طراحی مسیر تونل درامانارد – منطقه ی گسلی مادرید جدید

خروجی سد – بزرگی 6.5 در 0.1 کیلومتر ، بزرگی 7.5 در 2 کیلومتر

راه‌حل فرم بسته

راه‌حل عددی

مقایسه ی نتایج

حفاری TBM

تونل حمل و نقل – زلزله منطقه ای

نتایج

چکیده

صنعت تونل در نظر گرفته‌است که تونل‌ها، به ویژه تونل‌ها ی ساخته شده در سنگ، به طور طبیعی در برابر زلزله، از جمله گسل، لرزش، خمش و شکست زمین مقاوم هستند. با افزایش تعداد موارد تاریخچه ی تونل‌های در معرض زلزله، صنعت شروع به درک این موضوع کرده‌است که اگرچه تونل‌های ساخته شده در سنگ مقاومت خوبی در برابر زلزله ی تولید کننده شتاب‌های بیشینه زمین (‏PGA)‏ کمتر از ۰.۵ g دارند، اما این موضوع مهم است که نیروهای دینامیکی و جابجایی‌های ایجاد شده توسط حرکات لرزه‌ای زمین را در فرآیند طراحی در نظر بگیریم تا طراحی قابل‌اطمینان‌تر بدست آوریم. همانطور که در تاریخچه موارد ارایه‌شده در این مقاله نشان‌داده شده‌است، این نیروهای زلزله اضافی طراحی نهایی را تحت‌تاثیر قرار می‌دهند که به طور بالقوه نیازمند تغییر در پشتیبانی(تکیه گاه) زمین و تقویت اضافی پوشش بتنی است.

معرفی

صنعت تونل معتقد است که تونل‌ها به طور طبیعی برای سال‌های زیادی در برابر زلزله مقاوم بوده‌اند چون آن‌ها سطوح بالایی از لرزش را به عنوان سازه‌های سطحی تجربه نکرده اند. این درک توسط عملکرد تاریخی نسبتا خوب تونل‌ها و سازه‌های زیرزمینی، به ویژه تونل‌های ساخته شده در سنگ، در طول زمین‌لرزه‌های بزرگ پشتیبانی(تکیه گاه)  می‌شد. داودینگ و روزن (‏۱۹۷۸)‏یکی از اولین تجهیزات خسارت به تونل‌های سنگی در اثر زمین‌لرزه را معرفی کردند. آن‌ها اطلاعات مربوط به ۷۱ تونل را جمع‌آوری کرده و رفتار آن‌ها را با شتاب‌های اوج زمینی (‏PGAs)‏و سرعت‌های اوج زمین (‏PGV)‏مقایسه کردند.

نتایج

این مرور کوتاه از متون و بررسی سوابق موردی خاص نویسنده نشان می‌دهد که تونل‌های ساخته شده در سنگ ها عموما قادر به ایستادگی در برابر زلزله متوسط بدون نیاز به اصلاح طرح‌های خود هستند. با این حال، برای افزایش قابلیت اطمینان سازه ی تونل و تطبیق حوادث بزرگ‌تر در فواصل نزدیک‌تر، لازم است اثر بارهای دینامیکی ایجاد شده توسط زلزله در نظر گرفته شود.

Abstract

The tunnel industry has considered that tunnels, especially tunnels in rock, are naturally resistant to earthquake action, including faulting, shaking, deflection and ground failure. As the number of case histories of tunnels subject to earthquake action has increased, the industry has started to recognize that, although tunnels in rock have good resistance against earthquakes generating peak ground accelerations (PGA) lower than 0.5 g, it is important to include the dynamic forces and displacements generated by seismic ground motions in the design process to obtain a more reliable design. These additional earthquake forces impact the final design, potentially requiring changes to the ground support and additional reinforcement of the concrete lining, as illustrated by case histories presented in this paper.

Introduction

The tunnel industry considered that tunnels were naturally resistant to earthquake action for many years, as they did not experience the same high levels of shaking as surface structures. This perception was supported by the relative good historic performance of tunnels and underground structures, especially of tunnels in rock, during large earthquakes. Dowding and Rozen (1978) presented one of the first compilations of damage to rock tunnels due to earthquake shaking. They collected information on 71 tunnels and compared their behavior with estimated peak ground accelerations (PGAs) and peak ground velocities (PGVs).

Conclusions

This brief review of literature and review of specific case histories the author has been involved in indicate that tunnels in rock generally are capable of withstanding moderate earthquake events without the need to modify their designs. However, to increase the reliability of the tunnel structure and to accommodate larger events at closer distances, it is necessary to consider the effect of the dynamic loads generated by earthquakes.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاریخچه موردی تاثیر طراحی لرزه ای بر تونل های سنگی

Impact of seismic design on tunnels in rock – Case histories

کاربرد روش منجمد سازی مصنوعی زمین در تونل سازی سپری

Artificial ground freezing application in shield tunneling

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاربرد روش منجمد سازی مصنوعی زمین در تونل سازی سپری

Artificial ground freezing application in shield tunneling

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تاثیر عمق بر پاسخ لرزه ای تونل های دایره ای

Effect of depth on seismic response of circular tunnels

چکیده

مقدمه

انعطاف پذیری سطح داخلی تونل

مدلسازی گریز از مرکز دینامیک

مدل های تونل

محفظه مدل

چیدمان آزمونها و دستگاه ها

اماده سازی مدل و آزمایش کردن

مدلسازی المان محدود

مدلسازی تماسی

مدلهای ماده و تابع میدان خارجی

گسسته سازی فضایی

گسسته سازی زمان

نتایج

شتاب ها

تقویت- تضعیف شتابها

توزیع انرژی تجمعی

فشارهای زمین

تغیر شکلهای سطح داخلی و نیروها

ممانهای خمشی

نیروهای محوری سطح داخلی

خلاصه و نتیجه گیری ها

منابع

چکیده

 تونلها در نواحی که مستعد زلزله هستند در مقابل اثرات شدید بارگذاری زلزله آسیب پذیر میباشند. رویدادهای لرزه ای اخیر نشان داده است که نیازی برای صحت سنجی روشهای طراحی کنونی وجود دارد تا بتوان مکانیزمهای تغیر شکل متناظر با رفتار دینامیکی تونلها را بهتر درک نمود. تحقیق توصیف شده در این مقاله شامل مدلسازی فیزیکی و عددی از تونلهای دایره ای با آزمایشهای مرکز گریز دینامیکی و شبیه سازیهای مکمل المان محدود، میباشد. هدف این است تا درکی از اثرات عمق تونل روی رفتار لرزه ای تونلها را به دست آوریم. تونلهایی که دارای نسبتهای متفاوت عمق-به-قطر در ماسه ی سیلیسی، شل و خشک بودند آزمایش شدند. شتابهای اطراف تونل و فشارهای زمین روی پوشش داخلی تونل اندازه گیری شدند. یک دوربین دیجیتالی سرعت بالا برای ثبت تغیر شکل های خاک و پوشش داخلی تونل مورد استفاده قرار گرفت. تحلیل سرعت سنجی تصویر ذرات  روی تصاویر ضبط شده برای اندازه گیری تغیر شکلها انجام گرفت. شبیه سازیهای مکمل المان محدود دینامیکی نیز با یک برنامه که قابلیت مدیریت شبیه سازیهای تماسی در سطح مشترک خاک-سطح داخلی تونل را داشت، انجام شدند. اندازه گیریهای آزمونهای مرکز گریز و تحلیل المان محدود نشان میدهند که به محض شروع شدن زمین لرزه تونل از یک تعادل استاتیکی به یک حالت تعادل دینامیکی تغیرحالت میدهد. هرچند، پیش بینی ماهیت تعادل دینامیکی با استفاده از روشهای تحلیلی مرسوم سخت است. 

مقدمه 

تونلها در نواحی که از لحاظ لرزه ای فعال اند مستعد این میباشند که در معرض بارهای دینامیکی قرار بگیرند که این ممکن است باعث شود فرارتر از حدهای ایمن طراحیشان تغیر شکل پیدا کنند. رویدادهای اخیر، از قبیل زمین لرزه کوب  در ژاپن (1995)، زمین لرزه دوزس در ترکیه (1999)، زمین لرزه چی-چی در تایوان (1999)، زمین  لرزه بام  در ایران (2003)، و زمین لرزه ونچوان  در چین (2008) تناسب این جمله را نشان دادند: دیده شده که بعضی از تونلها خسارتهای جبران ناپذیری را متحمل شدند. یکی از دلایل اصلی برای  طراحی ناکافی این تونلها کمبود داده های تجربی و شواهد میدانی است ، که برای صحت سنجی پیش بینی های روشهای موجود طراحی مورد نیاز است. این چنین روشهایی از حل های ساده شده ی الاستیسیته ی شبه دینامیکی تا مدلهای پیچیده ی عددی برهمکنش خاک-ساختار گستردگی دارند. بررسی های فراگیر روشهای طراحی لرزه ای توسط وانگ (1993) و هاشاش و همکاران (2001) ارائه شده است. 

خلاصه و نتیجه گیری ها

نتایج آزمونهای گریز از مرکز و تحلیل های FE نشان میدهد که رفتار دینامیک تونلهای دایره ای را میتوان به سه مرحله تقسیم نمود: مرحله ی گذرا، سیکلهای حالت دائم، و مرحله ی پسماند (پس از زلزله). طی مرحله ی گذار، که به مدت چندین سیکل اول طول میکشد، ساختار تونل به یک پیکربندی تعادل دینامیکی میرسد. بیشتر نیروهای پسماند که پس از توقف لرزش باقی میمانند در طی این دوره ساخته میشوند. مرحله ی گذار با سیکلهای حالت دائم همراه میباشد، که در طی آنها هم فشار زمین در اطراف تونل و هم نیروهای درون سطح داخلی تونل حول یک مقدار پسماند میانگین نوسان میکنند. پس از توقف لرزش، تنشهای پسماند در سطح داخلی تونل باقی میمانند.

Abstract

Tunnels in seismically active areas are vulnerable to adverse effects of earthquake loading. Recent seismic events have shown that there is a need to validate current design methods to better understand the deformation mechanisms associated with the dynamic behaviour of tunnels. The research described in this paper consists of physical and numerical modelling of circular tunnels with dynamic centrifuge experiments and complementary finite element simulations. The aim is to develop an understanding of the effects of tunnel depth on the seismic behaviour of tunnels. Tunnels with different depth-to-diameter ratios were tested in dry, loose silica sand. Accelerations around the tunnel and earth pressures on the lining were measured. A high-speed digital camera was used to record soil and lining deformations. Particle image velocimetry analyses were carried out on the recorded images to measure the deformations. Complementary dynamic finite element simulations were also conducted with a code capable of managing contact simulations at the soil–lining interface. Measurement of centrifuge experiments and finite element analyses show that the tunnel shifts from a static equilibrium to a dynamic equilibrium state as soon as the earthquake starts. The nature of the dynamic equilibrium, however, is difficult to predict using conventional analysis methods.

Introduction

Tunnels in seismically active areas are likely to be subjected to dynamic loads that may cause them to deform beyond their safe design limits. Recent events, such as the Kobe Earthquake in Japan (1995), Duzce Earthquake in Turkey (1999), Chi-Chi Earthquake in Taiwan (1999), Bam Earthquake in Iran (2003), and Wenchuan Earthquake in China (2008), demonstrated the appropriateness of this statement: some tunnels were seen to suffer damage beyond the limits of possible refurbishment. One of the main reasons for the inadequate design of these tunnels is the lack of experimental data and field evidence, which is needed to verify the predictions of available design methods. Such methods range from simplified pseudo-dynamic elasticity solutions to complex numerical soil–structure interaction models. Comprehensive reviews of seismic design methods are given by Wang (1993) and Hashash et al. (2001).

Summary and conclusions

Results of both centrifuge experiments and FE analyses show that the dynamic behaviour of circular tunnels can be split into three stages: transient stage, steady-state cycles, and residual (post-earthquake) stage. During the transient stage, which lasts for the first few cycles, the tunnel structure reaches a dynamic equilibrium configuration. Most of the residual forces that remain after the shaking stops are built up during this period. The transient stage is followed by the steady-state cycles, during which both the earth pressures around the tunnel and the forces in the tunnel lining oscillate around a mean residual value. After the shaking stops, residual stresses are left in the tunnel lining.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاثیر عمق بر پاسخ لرزه ای تونل های دایره ای

Effect of depth on seismic response of circular tunnels

تاثیر تنش اصلی میانگین بر شکست سنگ و مقاومت سنگ در نزدیکی مرز حفاری (از نظر مدل سازی عددی)

Influence of intermediate principal stress on rock fracturing and strength near excavation boundaries—Insight from numerical modeling

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر تنش اصلی متوسط بر شکست و مقاومت سنگ در نزدیکی مرز حفریات (از نظر مدل سازی عددی)

Influence of intermediate principal stress on rock fracturing and strength near excavation boundaries—Insight from numerical modeling

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

مدل سازی گریز از مرکز تعامل بین گسلش معکوس و تونل

Centrifuge modeling of interaction between reverse faulting and tunnel

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

مدل سازی گریز از مرکز تعامل بین گسلش معکوس و تونل

Centrifuge modeling of interaction between reverse faulting and tunnel

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.