تأسیسات زیرزمینی جزء لاینفک جامعه مدرن بوده و برای کاربردهای متعددی شامل متروها و خطوط راه آهن، بزرگراه­ها، انبار مصالح و انتقال آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می­گیرد. تأسیسات زیرزمینی ساخته شده در نواحی متأثر از فعالیت زلزله باید در برابر هر دو بارگذاری زلزله و استاتیکی مقاومت کنند. با مرور موارد تاریخی اثرات زلزله روی اینگونه سازه ها ملاحظه می­شود که نرخ خرابی آنها نسبت به سازه­های روزمینی پایین تر است. در عین حال در زلزله های اخیر مانند زلزله سال 1995 کوبه ژاپن، زلزله های 1995 چی چی تایوان، زلزله­های 1999 کوکائلی ترکیه، سازه­های زیرزمینی دچار خسارت عمده ای شده اند.
با توجه به اینکه در مورد مقایسه عملکرد لرزه­ای تونل های تکی و دوقلو مطالعات کمتری انجام شده است در این مطالعه، با استفاده از روش المان محدود، عملکرد لرزه­ای تونل تکی و دوقلو در هنگام وقوع زلزله در شرایط کرنش صفحه بررسی شده است. از موارد قابل توجه درباره پاسخ لرزه ای سازه های زیر زمینی در نظرگیری پارامترهای مختلف     مؤثر بر این پدیده نظیر خواص ژئوتکنیکی و عمق قرار­گیری تونل می­باشد تا مقایسه­ای از تغییر شکل و نیروهای داخلی بوجود آمده از تونل­ها را داشته باشیم.

نتایج حاصل از مقایسه عملکرد لرز­ه­ای تونل تکی و دوقلو نشان می­دهد که مقادیر نیروهای به وجود آمده در تونل­های تکی و دوقلو به هم نزدیک بوده، به همین دلیل با قاطعیت نمی­توان در مورد نیروهای داخلی به وجود آمده اظهار نظر کرد و همچنین تغییر مکان در عمق­های 15 و30 متری با مشخصات مختلف ژئوتکنیکی در فاز استاتیکی در تونل­های تکی کمتر از تونل­های دوقلو است که این امر ناشی از آزاد شدگی تنش و ضعیف شدن خاک در اثر حفر تونل دوقلو می­باشد، درحالی که تغییر مکان در عمق 10 متری با مشخصات مختلف ژئوتکنیکی خاک در فاز استاتیکی در تونل­های تکی بیشتر از تونل­های دوقلو می­باشد که احتمال این روند به دلیل تأثیر عمق قرارگیری، می­تواند باشد. تغییر مکان در در عمق­های 10، 15 و 30 متری با مشخصات مختلف ژئوتکنیکی خاک در فاز دینامیکی، در تونل­های تکی بیشتر از تونل­های دوقلو می­باشد که علت آن می­تواند اندر کنش تونل­های دوقلو باشد.
کلمات کلیدی: تونل­های دوقلو،تونل تکی، لرزه ای، تحلیل دینامیکی
 
 
 
 
 
فصل اول:
کلیات تحقیق
 
 
 
1-1- بیان مساله
با توجه به توسعه روز افزون مناطق شهری و به تبع آن افزایش نیازهای حمل و نقل درون شهری، در سال های اخیر حمل و نقل زیرزمینی مورد توجه خاصی قرار گرفته است. تونل های حفرشده برای حمل و نقل می­تواند برای عبور مترو، اتوبوس های حمل و نقل عمومی و یا خودروهای شخصی مورد استفاده قرار گیرد. احداث تونل­ها به دو صورت تکی و یا دوقلو می­تواند صورت گیرد. یعنی در بسیاری از مواقع لازم است به جای یک تونل با عرض زیاد دو تونل با عرض کمتر در فاصله کمی از هم حفاری شود.
در مورد مقایسه عملکرد لرزه­ای تونل های تکی و دوقلو مطالعات کمتری انجام شده است. مهمترین تحقیقاتی که بر روی مقایسه لرزه­ای تونل­های تکی با دوقلو انجام شده مطالعات عددی بوده است. این مطالعات با استفاده از نرم افزار­های مدل­سازی عددی اجزا محدود و یا تفاضل محدود نوشته شده اند انجام گرفته است. از جمله این بررسی­ها می­توان به آنالیز اجزا محدود 2 بعدی انجام شده با FLAC که توسط نادر قاسم­پور و مجید کیانی و نیز آنالیز اجزا محدود که محمدرضا مؤمن­زاده، محمدرضا منصوری و آرمین عظیمی با استفاده از نرم افزار ABAQUS انجام داده اند اشاره کرد.
 
 
1-2- ضرورت تحقیق
امروزه به دلیل نیاز روز افزون به استفاده از فضاهای زیرزمینی شهری، ضرورت بررسی این سازه­ها در برابر زلزله بیش از پیش احساس می­شود.  با توجه به اینکه سازه هایی با مقطع مستدیر ساخته می­شوند، تغییر شکل ها و تنش های ایجاد شده در زمین ناشی از زلزله، با تغییر عمق تغییرات بسیار زیادی داشته و در نهایت شرایط پیچیده تری را فراهم می­آورند. طراحی تسهیلات زیرزمینی در برابر زلزله نسبت به طراحی لرزه ای سازه های سطحی دارای جنبه های بسیار متفاوت می باشد. نیروی زلزله وارد بر سازه های سطحی متعارف، اصولاً ناشی از اثرات اینرسی بر سازه می باشد ولی در سازه های زیر زمینی روی تغییر شکل زمین و اندرکنش آن با سازه با تأکید روی تغییرمکان تمرکز دارد. نکته مسئله­ساز اینجاست که تا کنون در مورد مقایسه عملکرد لرزه ای تونل های تکی با دوقلو با مقطع مستدیر مطالعات کمتری صورت گرفته است و تعداد کمی از پارامترهای تأثیرگذار در بحث مقایسه عملکرد لرزه ای تونل های تکی و دوقلو با مقطع مستدیر مورد بررسی قرار گرفته است و کاستی های چشمگیری در این زمینه مشاهده می­شود.
 
 1-3- نوآوری تحقیق
از موارد قابل توجه درباره پاسخ لرزه ای سازه های زیر زمینی در نظرگیری پارامترهای مختلف     مؤثر بر این پدیده نظیر خواص ژئوتکنیکی و عمق قرار­گیری تونل می­باشد. با توجه به اینکه مطالعات اندکی بر روی تأثیر پارامترهای مورد اشاره بر روی پاسخ سازه­های زیرزمینی بزرگ با مقطع مستدیر صورت گرفته است این نیاز احساس می­گردد تا با در نظر­گیری این پارامترها تصور تقریباً روشنی از رفتار سازه­های زیرزمینی در مواقع رخداد زلزله و پس از آن داشته باشیم.