نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی معدن دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران،ایران
2
هیات علمی گروه عمران دانشکده عمران،آب و انرژی دانشگاه جامع امام حسین(ع)،تهران،ایران
3
دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران،ایران
4
هیات علمی گروه عمران دانشکده عمران،آب و انرژی دانشگاه جامع امامحسین(ع)،تهران،ایران
چکیده .
در مناطق لرزهخیز و دارای گسلهای فعال، طراحی و اجرای ایمن تونلها همواره با چالشهای فنی و ژئوتکنیکی قابلتوجهی همراه است. تونلهای سگمنتی بهعنوان یکی از روشهای متداول در پروژههای زیرزمینی، بهشدت تحت تأثیر حرکات گسلی قرار دارند. شناسایی نحوه تأثیرگذاری انواع گسلهای زمینساختی از جمله گسلهای معکوس، نرمال و جانبی بر پایداری این سازهها، بهویژه در شرایط متغیر ژئوتکنیکی و هندسی، نقشی کلیدی در ارتقای ایمنی و دوام آنها ایفا میکند. در این پژوهش، رفتار تونلهای سگمنتی در مواجهه با گسلهای فعال با استفاده از مدلسازی عددی در نرمافزار FLAC3D مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل حساسیت پارامتری نسبت به ضخامت سگمنت، ویژگیهای مکانیکی خاک، عمق تونل و زاویه گسل در قالب چهار نوع خطای عددی شامل گسستهسازی، همگرایی، گرد کردن و مدلسازی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مشبندی با اندازه ۱۰ سانتیمتر، خطای گسستهسازی را به ۴.۰۹٪ کاهش میدهد و استفاده از معیار نیروی نامتعادل کمتر از 5−10همگرایی مدل را تضمین میکند. در گسلهای معکوس، افزایش ضخامت سگمنت و خاکهای نرم موجب کاهش جابجایی میشود؛ در حالی که در گسلهای نرمال، عمق و زاویه گسل بیشترین تأثیر را بر جدایی رینگها دارند. در گسلهای جانبی نیز خاک شل و زاویه گسل عمود، موجب کاهش تغییر شکلها میگردند. نتایج این مطالعه میتواند راهنمایی ارزشمند برای بهینهسازی طراحی تونلها در مناطق فعال لرزهای فراهم کند.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Numerical Simulation of Tunnel–Fault Interaction under Various Tectonic Conditions: A Parametric Sensitivity Analysis Approach to Stability in Active Fault Zones
نویسندگان [English]
-
Ali Alipour Fard
1
-
saeed mohammad
2
-
Mohammad Hassan kamyab
3
-
Ehsan Mahdavi Sefat
4
1
Master's degree student in mining engineering, Imam Hossein (AS) University, Tehran, Iran
2
Faculty of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Water and Energy, Imam Hossein University, Tehran, Iran
3
PhD student, Department of Mechanical Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
4
Faculty of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Water and Energy, Imam Hossein University, Tehran, Iran
چکیده . [English]
In seismically active regions with active fault systems, the safe design and construction of tunnels consistently pose significant technical and geotechnical challenges. Segmental tunnels, as one of the most common tunneling methods in underground projects, are highly susceptible to fault-induced ground movements. Understanding how various tectonic fault types—including reverse, normal, and strike-slip faults—affect the structural stability of tunnels, particularly under varying geotechnical and geometrical conditions, plays a key role in enhancing their safety and durability.In this study, the behavior of segmental tunnels subjected to active faults is investigated through numerical modeling using FLAC3D software. A parametric sensitivity analysis was conducted on segment thickness, soil mechanical properties, tunnel depth, and fault dip angle, evaluated through four types of numerical errors: discretization, convergence, rounding, and modeling errors. The results showed that a mesh size of 10 cm reduces the discretization error to 4.09%, and applying an unbalanced force criterion less than 1×10⁻⁵ ensures model convergence. In reverse faults, increasing the segment thickness and employing soft soil conditions reduce displacement. In normal faults, tunnel depth and fault angle have the greatest influence on ring separation. For strike-slip faults, loose soils combined with vertical fault angles contribute to minimizing deformations. These findings provide valuable guidance for optimizing tunnel design in active seismic zones.
کلیدواژهها [English]
-
Segmental tunnel
-
Active fault
-
Numerical modeling
-
FLAC3D
-
Parametric sensitivity analysis
)