تحلیل دینامیکی جابجایی گسل کندوان و تأثیر آن بر پایداری پوشش بتنی تونل البرز هنگام رخداد لرزه ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشیار دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی شاهرود

10.22034/anm.2026.24911.1739

چکیده

تونل‌هایی که در مناطق لرزه‌خیز با گسل‌های فعال تقاطع دارند، در برابر جابجایی زمین ناشی از گسیختگی گسل در حین زلزله آسیب‌پذیر هستند. مهندسی تونل به پایداری سنگ اطراف، تحت تأثیر حرکت گسل، بستگی دارد. تونل‌هایی که گسل‌های فعال را در مناطق لرزه‌خیز قطع می‌کنند، در معرض جابجایی زمین ناشی از گسیختگی گسل در طول زلزله هستند. در طول رویدادهای لرزه‌ای، پوشش‌های بتنی تونل در معرض نیروهای داخلی ناشی از تغییر شکل‌های زمین قرار می‌گیرند. پیش‌بینی دقیق نیروهای داخلی در پوشش‌های بتنی تحت بارگذاری لرزه‌ای برای طراحی ایمن و اقتصادی ضروری است. این مطالعه به صورت عددی پایداری پوشش بتنی تونل البرز در ایران را تحت شرایط بارگذاری استاتیکی و دینامیکی، با تأکید ویژه بر اثرات جنبش زمین ناشی از زلزله و حداکثر جابجایی گسل کندوان، بررسی می‌کند. شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از نرم‌افزار FLAC3D برای ارزیابی پاسخ تونل تحت سناریوهای زلزله مبتنی بر طراحی (DBE) و حداکثر زلزله قابل اعتماد (MCE) انجام شده است. نتایج نشان می‌دهند که تونل تحت شرایط استاتیکی و بارگذاری DBE پایدار می‌ماند. با این حال، تحت حداکثر حرکت گسل 30 سانتی‌متری محتمل، آسیب در مناطق تقاطع گسل، به ویژه در مرزهای کمر بالا گسل و پایین‌دیواره، رخ می‌دهد که منجر به گسیختگی پوشش بتنی و ناپایداری سازه می‌شود. یافته‌ها بر اهمیت حیاتی در نظر گرفتن اندرکنش گسل-تونل در طراحی تونل‌هایی که از گسل‌های فعال عبور می‌کنند، با توجه ویژه به استراتژی‌های تقویت و تحکیم در مناطق تقاطع گسل، تأکید می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Dynamic Analysis of Kandovan Fault Displacement and Its Impact on Stability of Alborz Tunnel Concrete Lining During Seismic Events

نویسندگان [English]

  • Omid Fatemi 1
  • MJID NIKKHAH 2
1 Faculty of mining engineering,, Shahrood university of technology
2 Associate Professor, Faculty of Mining Engineering, Shahroud University of Technology
چکیده [English]

Although underground structures generally exhibit better seismic performance than surface structures, documented earthquake damage to tunnels underscores the importance of considering dynamic loads in their design. Tunnel engineering depends on the stability of the surrounding rock, influenced by the fault’s movement. Tunnels intersecting active faults in seismically active regions are vulnerable to ground displacement induced by fault rupture during earthquakes. During seismic events, tunnel concrete linings are subjected to internal forces induced by ground deformations. Accurate prediction of internal forces in concrete linings under seismic loading is essential for safe and economical design.

This study numerically investigates the stability of the concrete lining of the Alborz tunnel in Iran under both static and dynamic loading conditions, with particular emphasis on the effects of earthquake-induced ground motion and the maximum credible displacement of the Kandovan fault. Numerical simulations were performed using FLAC3D software to evaluate tunnel response under design-basis earthquake (DBE) and maximum Credible earthquake (MCE) scenarios. The structural responses in the tunnel lining including bending moment, axial force, and shear force are evaluated under seismic loading conditions. Results indicate that the tunnel remains stable under static conditions and DBE loading. However, under 30 cm maximum fault movement, significant damage occurs at the fault intersection zones, particularly at the hanging wall and footwall boundaries, leading to concrete lining rupture and structural instability. The findings underscore the critical importance of accounting for fault–tunnel interaction in the design of tunnels crossing active faults, with special attention to reinforcement strategies at fault intersection zones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fault displacement
  • Kandovan fault
  • Dynamic analysis
  • Numerical analysis
  • Earthquake

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 02 آبان 1405
  • تاریخ دریافت: 21 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری: 21 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش: 02 آبان 1405