بررسی عددی تأثیر پدیده انفجار بر لوله های مدفون در خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک

نوع مقاله : عمران - ژئوتکنیک

نویسندگان

دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

چکیده

در سال­های اخیر با گسترش تهدیدهای تروریستی نسبت به عملیات انتحاری - انفجاری در سطح شهرها، مقابله و محافظت از زیرساخت­های حیاتی شهری در برابر تهدید­های ناشی از انفجار از اهمیت خاصی برخوردار گردیده است. لذا پیش­بینی میزان قدرت تخریبی هر انفجار در توده خاک و تبعات آثار آن نیازمند بررسی و مطالعات بیشتری است. به‌منظور کاهش تنش­های ناشی از انفجار و کنترل ازدیاد تنش­های فشاری و برشی در خاک و فشارهای جانبی وارده بر لوله­ها، راهکارهای متعددی ارائه و بررسی شده است. یکی از این راهکار­ها استفاده از مسلح­کننده­های ژئوسنتتیکی است. در خاک مسلح مکانیسم انتقال تنش مبتنی بر اندرکنش خاک و المان تسلیح است و عکس­العمل    تنش­های برشی در این المان­ها باعث ایجاد نیروهای کششی می­گردد. این پدیده باعث افزایش مقاومت برشی، خاصیت کشسانی و شکل­پذیری خاک مسلح­شده می­شود. در این تحقیق با مدل­سازی عددی لوله­های مدفون در خاک ماسه­ای مسلح­شده تحت اثر بارگذاری انفجاری سطحی به روش اجزای محدود و مقایسه نتایج، می­توان به این نتیجه رسید که با استفاده از مسلح­کننده­ها می­توان تنش­ها و تغییرشکل را در لوله­های تحت انفجار کاهش داد. نتایج نشان می­دهد که میزان تغییر شکل به‌دست‌آمده از قرارگیری مسلح­کننده­ها در عمق ۵/۱ متری از سطح زمین با عرض ثابت، حدود 35 درصد کاهش یافته است. ضمن آن­که میزان کاهش تغییر شکل تاج لوله با استفاده از مسلح­کننده با عرض 4 متر در عمق ثابت 1 متری، حدود 51 درصد شده است.


 

کلیدواژه‌ها


[1]     Yang, Z. “Finite Element Simulation of Response of Buried Shelters to Blast Loadings”; Finite Elem. Anal. Des. 1997, 24, 113-132.
[2]     Gui, M. W.; Chien, M. C. “Blast-Resistant Analysis for a Tunnel Passing beneath Taipei Shongsan Airport - a Parametric Study”; Geotech. Geol. Eng. 2006, 24, 227–248.
[3]     Huabei, L. “Dynamic Analysis of Subways Structures under Blast Loading”; Geotech. Geol. Eng. 2009, 27, 699–711.
 [4]     Olarewaju, A. J.; Kameswara Rao, N. S. V.; Mannan, M. A. “Blast Effects on Underground Pipes”; J. Geotech. Eng. 2010, 15, 645-658.
[5]     Olarewaju, A. J.; Kameswara Rao, N. S. V.; Mannan, M. A. “Dimensionless Response of Underground Pipes Due to Blast Loads Using Finite Element Method”; J. Geotech. Eng.  2011, 16, 563-574.
[6]     Nourzad, D.; Khorshid. S.; Takada, S.; Bargi, K. “Analytical Proposal to Damage Assessment of Buried Continuous Pipelines during External Blast Loading”; Int. Sci. Index, Civil and Environ. Eng. 2011, 5, 516–520.
[7]     Olarewaju, A. J. “Effects of Accidental Explosions on Low Stiffness Pipes Buried in Undrained Clay”; J. Geotech. Eng. 2012, 17, 101-111.
[8]     Massah, S. R.; Torabipour, M. M. “Numerical Simulation of the Response of Underground Structures to Shock Waves”; Adv. Defence Sci. Technol. 2015, 3, 163-170. (In Persian)
[9]     Hosseini Nassab, H.; Movahedifar, S. M. “Evaluation of Tunnel Burial Depth and Section Geometry on Decreasing Destructive Effects of Surface Blast”; Adv. Defence Sci. Technol. 2019, 2, 113-121. (In Persian)
[10]  Gamber, N. K. “Shallow Foundation Systems Response to Blast Loading”; Master’s Thesis, College of Engineering and Technology, Ohio University, Athens, 2004.
[11]  Unified Facilities Criteria (UFC) “Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions”; 3-340-02 Technical Manual 5-1300, U.S. Dept. of Defense, Washington, DC, 2008.
[12]  Brode, H. L. “Numerical Solution of Spherical Blast Waves”; J. Appl. Phys. 1955, 26, 766-775.
[13]  Newmark, N. M.; Hansen, R. J. “Design of Blast Resistant Structures”; Shock and Vibration Handbook, Vol.3, C.M. Harris, Ed., New York, 1961.
[14]  Mills, C. A. “The Design of Concrete Structure to Resist Explosions and Weapon Effects”; Proc. 1st Int. Conf. Concrete for Hazard Protections, Concrete Society, London, 1987, 61-73.
[15]  US Army Engineers Waterways Experimental Station. TM5-855-1, “Fundamentals of Protective Design for Conventional Weapons”; Vicksburg, 1986.
[16]  Abaqus Inc. “ABAQUS/Standard User’s Manuals”; Version 6.13. Abaqus Inc., Providence, 2012.
[17]  Bagheri, B. “ABAQUS software Applied Reference”; Kiyanat Pulication, Tehran, 2013. (In Persian)
[18]  Koener, R. M. “Designing with Geosyntethics”; 5th Edition, Pearson Prentice Hall, New Jersy, USA, 2005.
[19]  Shukla, S. K. “Handbook of Geosynthetic Engineering”; ICE Publishing, London, 2012.
[20]  Shukla, S. K.; Yin, J. H. “Fundamentals of Geosynthetic Engineering“; Taylor and Francis, London 2006.
[21]  Ambrosini, D.; Luccioni, B. “Craters Produced by Explosions above the Soil Surface”; Mec´anica Computacional 2007, 27, 2253–2266.