بررسی رفتار دیوار مقاوم‌شده به‌وسیله مهارگذاری در برابر انفجار سطحی

سورانی, رسول; خسروی, فریدون; شریفی, سهیل

بررسی رفتار دیوار مقاوم‌شده به‌وسیله مهارگذاری در برابر انفجار سطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشگاه علم و صنعت ایران

² دانشگاه جامع امام حسین(ع)

چکیده

گودبرداری فضاهای زیرزمینی، مکان‌هایی را برای کاربردها پدافندی و نظامی مهیا می‌کند. پایداری دیواره گودبرداری، یکی از مسائل مهم در زمینه ژئوتکنیک است. ازجمله روش‌های پایداری دیواره گودبرداری استفاده از مهارهای فولادی است. این مهارها سطح دیواره را به خاک پشت آن می‌دوزند و بدین طریق پایداری دیواره را فراهم می‌نمایند. در این پژوهش رفتار دیواره مهارگذاریشده توسط میخکوبی، انکراژ و ترکیبی از میخکوبی و انکراژ در نرم‌افزار اجزاء محدود Abaqus در برابر بار انفجار، مورد ارزیابی قرارگرفته است. همچنین المان‌های مسلحکننده در دیواره‌های مختلف به‌گونه‌ای قرار داده شده است که ضریب اطمینان پایداری برابر 5/1 بهدست آید. مدل‌های عددی به‌گونه‌ای انتخاب گردیده‌اند که بهترین طرح برای مقابله با بار دینامیکی ناشی از انفجار مشخص گردد. بار انفجار اعمالی در نرم‌افزار معادل انفجار 120 کیلوگرم TNT است و این بار در فاصله‌ 3 برابری عمق گود بر روی سطح زمین اعمال گردیده است. همچنین مدل‌سازی دیواره پایدارشده به روش تمام انکر، در حالت استاتیکی صحتسنجی شده است. بر اساس نتایج، تغییر شکل تاج دیواره مهارشده پس از انفجار در مدل‌های مختلف 5 تا 65 برابر به نسبت قبل از انفجار و تغییر شکل اولیه ناشی از بار استاتیکی وارده به دیواره پس از پایان گودبرداری، افزایش یافت. در آنالیز استاتیکی، دیواره‌ای که صرفاً با استفاده از روش میخکوبی (نیلگذاری) پایدار شده، بیش‌ترین مقدار تغییر شکل را به نسبت سایر مدل‌ها نشان داد ولی پس از انفجار، بیش‌ترین مقدار تغییر شکل دیواره، در دیواره پایدارشده به‌وسیله‌ ترکیبی از انکر و نیل، مشاهده شد. میزان ضریب اطمینان پایداری کلی دیواره میخکوبیشده قبل از انفجار 5/1 بوده و پس‌ازآن به 01/1 رسید. همچنین انفجار باعث افزایشی تا 110 درصدی تنش در مهارها شده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26762935.1398.10.4.9.7

عنوان مقاله [English]

Investigation of Reinforced Soil Nail Wall Behavior against Surface Blast

نویسندگان [English]

R. Soorani ¹
F. Khosravi ²
S. Sharifi ¹

¹ Iran University of Science and Technology

² Imam Hossein University

چکیده [English]

Excavation of underground spaces provides locality for military and defence application. The stability of the excavation wall is one of the important issues in the field of geotechnics. The use of steel anchor elements is one of the sustainable methods for stability of excavation walls. These anchors pin the surface of the wall to the back soil, providing the wall's stability. In this research, the behavior of soil nailing, anchored walls and their combination against the blast load has been modeled by Abaqus finite element software. Also reinforcing elements are placed in different walls so that the safety factor becomes 1.5. Different numerical models are chosen to determine the best plan for dealing with the dynamic load caused by the explosion. The explosive charge in software is equivalent to the 120 kg TNT explosion, and this load is applied at a distance of three times of the depth to excavation. Also the modeling of full anchored wall has been verified in static mode. Based on the results, the deformation of the top of the wall after the explosion increased by 5 to 65 times of those before the explosion in various models and the primitive deformation caused by static load increased after excavation. In a wall that was completely reinforced by nails, static analysis showed the highest amount of deformation, but after the explosion, the wall reinforced by the combination of anchors and nails showed the most deformation. The safety factor of the nailing wall before the explosion was 1.5 and then reached to 1.01. The explosion also caused a 110% increase in tensile stress of the Anchors.

کلیدواژه‌ها [English]

Excavation
blasting
numerical modeling
soil nailing wall

مراجع

[1] Mobaraki, B.; Vaghefi, M. “Numerical Study of the Depth and Cross-Sectional Shape of Tunnel under Surface Explosion”; Tunn. Undergr. Sp. Tech. 2015, 47, 114-122.##

[2] Tiwari, R.; Chakraborty, T.; Matsagar, V. “Dynamic Analysis of Underground Tunnels Subjected to Internal Blast Loading”; World Congress of Computational Mechanics (WCCM XI), Barcelona, 2014.##

[3] Tahmasebzadeh, M.; Tahmasebzadeh, S. “Effect of Using Blast Wave Trap in Tunnels with 90 Degrees Bend on Reduction of Pressure Produced by an Explosion Outside the Tunne”; J. Res. Dev. 2015, 6, 201-210.##

[4] Yang, Y.; Xie, X.; Wang, R. “Numerical Simulation of Dynamic Response of Operating Metro Tunnel Induced by Ground Explosion”; J. Rock Mech. Geotech. Eng. 2010, 2, 373-384.##

[5] Lu, Y.; Wang, Z.; Chong, K. “A Comparative Study of Buried Structure in Soil Subjected to Blast Load Using 2d and 3d Numerical Simulations”; Soil Dyn. Earthq. Eng. 2005, 25, 275-288.##

[6] Wang, Z.; Lu, Y.; Hao, H.; Chong, K. “A Full Coupled Numerical Analysis Approach for Buried Structures Subjected to Subsurface Blast”; Comput. Struct. 2005, 83, 339-356.##

[7] Hosseini, S. A.; Hosseini, N. “Numerical Modelling of Underground Explosion and Response of Buried Structures Using Coupled Eulerian-Lagrangian Method”; J. Res. Dev. 2018, 9, 325-336.##

[8] Yogendrakumar, M.; Bathurst, R. J.; Finn, W. L. “Dynamic Response Analysis of Reinforced-Soil Retaining Wall”; J. Geotech. Geoenviron. 1992, 118, 1158-1167.##

[9] Baziar, M. H.; Rabeti Moghadam, M.; Gholipour, S. “Numerical Investigation of Gravity and Reinforced Soil Wall Performance under Blast Loading”; J. Res. Dev. 2013, 3, 259-267.##

[10] Xiaolin, W. “Study on Effect of Excavation Blasting on dynamic Stability of Soil Nail Wall at Foundation Pit”; Blasting 1998, 2, 016.##

[11] Briaud, J. L.; Lim, Y. “Tieback Walls in Sand: Numerical Simulation and Design Implications”; J. Geotech. Eng. 1999, 125, 101-110.##

[12] Osouli, A.; Hashash, Y. M. “Case Studies of Prediction of Excavation Response Using Learned Excavation Performance”; Int. J. Geoeng. Case Histories 2010, 1, 340-366.##

[13] Ambrosini, R. D.; Luccioni, B. M. “Craters Produced by Explosions on the Soil Surface”; J. Appl. Mech. 2006, 73, 890-900.##

[14] Smith, P.; Hetherington, J. “Blast and Ballistic Loading of Structures. Laxtons”; Oxford.1994##

[15] Xu, Q.; Yin, H.; Cao, X.; Li, Z. “A Temperature-Driven Strength Reduction Method for Slope Stability Analysis”; Mech. Res. Commun. 2009, 36, 224-231.##

[16] Hsiung, B. C.; Dao, S. D. “Evaluation of Constitutive Soil Models for Predicting Movements Caused by a Deep Excavation in Sands”; Electronic J. Geotech. Eng. 2014, 1, 17325-17344.##