تعیین محدوده تاثیر و فاصله ایمن از دیوار میخ‌کوبی تحت بار انفجار سطحی و زیر سطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشگاه قم، قم، ایران

2 دانشیار، دانشگاه قم، قم، ایران

3 دانشجوی دکتری ، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

توسعه سیستم‌های پدافند غیرعامل و اهمیت بار ناشی از انفجار و اتخاذ تدابیر لازم در خصوص اثرات ناشی از انفجار بر طراحی و عملکرد سازه‌های زیرزمینی از جمله گودهای پایدار شده با استفاده از روش میخ‌کوبی، بررسی اثر انفجار بر عملکرد و تغییرشکل دیواره‌های میخ‌کوبی شده را ضروری می‌سازد. لذا در این پژوهش مدلسازی سه‌بعدی و تحلیل دینامیکی غیرخطی یک دیواره میخ‌کوبی شده به عمق نه متر، در معرض بار ناشی از انفجار با استفاده از روش کوپل اویلری‌-لاگرانژی در نرم‌افزار آباکوس مورد بررسی قرار گرفت. جهت مدلسازی بار انفجار از ماده منفجره تی‌ان‌تی در جرم‌های مختلف در سطح زمین و عمق‌های 2، 4 و 6 متری در پشت دیواره استفاده شد. در این مطالعه ضمن تعریف دو مفهوم فاصله ایمن و محدوده تاثیر انفجار، نتایج بدست آمده نشان داد که در پایداری دیوار میخ‌کوبی شده در معرض بار انفجار، افزایش جرم ماده منفجره موجب افزایش تغییرشکل افقی ایجاد شده در لبه دیواره گود و تنش ایجاد شده در نیل‌ها می‌شود. همچنین تاثیر انفجار زیر سطحی بر پایداری دیوار میخ‌کوبی شده نسبت به انفجار سطحی با جرم یکسان ماده منفجره بیشتر است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Determine the effective range and safe distance from the nail wall under surface and subsurface blast loads

نویسندگان [English]

  • Ali Rasoli 1
  • mahdi Khodaparast 2
  • Hosein Moghtadaee 3
1 Master's degree, University of Qom, Qom, Iran.
2 Associate Professor, University of Qom, Qom, Iran.
3 PhD student, Qom University, Qom, Iran.
چکیده [English]

The development of passive defense systems and the importance of blast load and adoption of necessary measures regarding the effects of blast loading on the design and performance of underground structures, including stabilized excavations using the nailing method, make it necessary to investigate the effect of blasting on performance and deformation of nailed walls. Therefore, in the present study, three-dimensional modeling and nonlinear dynamic analysis of a nailed wall to a depth of 9 meters, under the blast load were investigated using the Coupled Eulerian-Lagrangian method in Abacus software. To model the blast load, TNT explosive was used in different masses on the ground surface and at depths of 2, 4, and 6 meters behind the wall. In this study, while defining the two concepts of safe distance and explosion impact range, the results showed that in the stabilization of the nailed wall under the blast load, the increase in explosive mass causes an increase in the horizontal deformation created at the edge of the excavation wall and the stress created in the nails. Also, the effect of subsurface explosion on the stability of the nailed wall is greater than the surface explosion with the same mass of explosive.

کلیدواژه‌ها [English]

  • blast load
  • nailed wall
  • horizontal deformation
  • nail stress
  • sandy clay
  • safe distance
  • effective distance

مراجع

  1. Bentler, D. J. “Finite Element Analysis of Deep Excavations”; Virginia Polytechnic Institute and State University. 1998, 10, 201-215.##
  2. TM5-1300. “Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions”; US army technical manual, 1990.##
  3.  Chew, S. H.; Wong, W. K.; Chiat, N. g. C.; Tan, S. A.; Karunaratne, G. P. “Geosynthetics Reinforced Soil Wall Subject to Blast Loading”; ISRM Int. Symp, Melbourne, Australia. 2000, 49-54.##
  4. 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.##
  5. Nagy, N. M.; Eltehawy, E. A.; Elhanafy, H. M. “Numerical Modeling of Geometrical Analysis for Underground Structures”; 13th Conf on Aerospace scinces & Aviation Technology. 2009.##
  6. Yang, Y.; Xie, X. I.; Wang, R. “Numerical Simulation of Dynamic Response of Operating Metro Tunnel Induced by Ground Explosion”; J. Rock. Mech. Geotech. Eng. 2010, 2, 4, 373-384.##
  7. Sheini, D. “The Effect of Explosion on Tunnels in Unsaturated Layer Environments”; A. Thesis, K. N. Toosi University of Technology. 2013 (In Persian).##
  8. Bazyar, M. H.; Rabeti Moghadam, M.; Gholipour, S. “Numerical Investigation of Gravity and Reinforced Soil Wall Performance under Blast Loading”; Passive Defence Sci. & Technol. 2012, 3, 259-267 (In Persian).##
  9.  Jayasinghe, L. B.; Thambiratnam, D. P.; Perera, N.; Jayasooriya, J. H. “Computer Simulation of Underground Blast Response of Pile in Saturated Soil”; Comput. Geotech. 2013, 5, 86-95.##
  10. B. V. H.; Prakash, A.; Jakel, R.; Rao B. P. “Numerical Study on Underground Structures Subjected to Shock Loading”; Int. J. Civil. Struct. Eng. 2014, 5, 3, 125-143.##
  11. Chakraborty, T. “Analysis of Hollow Steel Piles Subjected to Buried Blast Loading”; Comput. Geotech. 2016, 78, 194-202.##
  12. Entezari, H.; Barkhordari, K. “Effect of Surface Blasting on Subway Tunnels- A Parametric Study”; Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering 2017, 6, 63-72.##
  13. Khodaparast, M.; Hoseini, S. H. “Effect of Pile Space in Pile Group under Explosive Loading”; Passive Defence Sci. & Technol. 2019, 9, 393-404 (In Persian).##
  14. Khodaparast, M.; Moghbeli, M. “Numerical Simulation of Blast Induced Soil Liquefaction”; Passive Defence Sci. & Technol. 2020, 11, 205-210 (In Persian).##
  15. Khodaparast, M.; Mohamad Momeni, R.; Bayesteh, H. “Numerical Simulation of Surface Blast Reduction Using Composite Backfill”; Geosynt Int. 2021, 1-46.##
  16. Jayasinghe, L. B.; Goh, A. T. C.; Zhao, Z. Y.; Zhou, H. Y.; Gui, Y. L.; Tao, M. “A Field Study on Pile Response to Blast-Induced Ground Motion”; Soil. Dyn. Earthq. Eng. 2018, 114, 568-575.##
  17. Yang, G.; Wang, G.; LU, W.; Yan, P.; Chen, M. “Damage Assessment and Mitigation Measures of Underwater Tunnel Subjected to Blast Loads”; Tunn. Underg. Space Technol. 2019, 94, 103-131.##
  18. Ibrahim, Y. E.; Nabil, M. “Finite Element Analysis of Pile Foundations under Surface Blast Loads”; Int. Conf. Damage Assessment of Structures, Singapore, 2020.##
  19. Shen, C. K.; Bang, S.; Herrman, L. R. “Ground Movement Analysis of Earth Support System”; J. Geotech. Eng. Division. ASCE. 1981, 107, 1609-1623.##
  20. Zhang, M.; Song, E.; Chen, Z. h. “Ground Movement Analysis of Soil Nailing Construction by Three-Dimensional (3-D) Finite Element Modeling (FEM)”; J. Comput. Geotech. 1999, 25, 191-204.##
  21. Coulomb, C. “Essai Sur Une Application Des Regles Des Maximis et Minimis a Quelques Problemes de Statique Relatifs a L'architecture” ; Mem. Pres. Par. Div. Savants, 1773, 7, 343-382.##
  22. Abaqus, Ver. 6.17. Providence. 2017, (RI, USA): Dassault Systèmes Simulia Corp.##
  23. Lazarte, C. A.; Elias, V.; Espinoza, R. D.; Sabatini, P. J. “Geotechnical Circular No. 7–Soil Nail Walls”; Report No. FHWA IF-02-017, Federal Highway Administration. 2003, Washington, DC.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 09 شهریور 1400
  • تاریخ بازنگری: 04 آبان 1400
  • تاریخ پذیرش: 19 آبان 1400
  • تاریخ انتشار: 01 اسفند 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار