Mô phỏng động đất về hành vi nâng thuộc về sự lỏng hóa của các ống dẫn nước chôn sâu trong tầng đất nông

Arabian Journal of Geosciences - Tập 9 - Trang 1-9 - 2016
Hassan Sharafi1, Payam Parsafar2
1Civil Engineering Department, School of Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2Islamic Azad University, Arak, Iran

Tóm tắt

Thiệt hại của các công trình ngầm chôn dưới đất trong các loại đất lỏng hóa dưới tác động của tải trọng động đất luôn là mối quan tâm chính trong thực tiễn kỹ thuật địa chất. Khi động đất xảy ra, đất bị lỏng hóa, áp lực hiệu dụng và do đó sức kháng cắt của đất giảm xuống nhanh chóng và các biến dạng lớn xảy ra trong khu vực. Tất nhiên, hiện tượng này chỉ xảy ra hiếm hoi khi sự lỏng hóa xảy ra ở độ sâu lớn. Tuy nhiên, biến dạng tăng lên đáng kể khi lớp này nằm ở độ sâu nông gần với mặt đất. Trong trường hợp này, các công trình lớn như hầm và các công trình ngầm cũng có thể bị thiệt hại nghiêm trọng. Các ống dẫn và hố ga chôn dưới các lớp cát bão hòa, trong quá trình tải trọng động đất, có thể bị thiệt hại do nâng lên do áp lực nước lỗ rỗng vượt mức. Đặc biệt đối với các ống dẫn đã chôn trước đó, để xác định ưu tiên cho việc cải tạo chống động đất, việc đánh giá rủi ro nổi lên trong từng khu vực có thể là một vấn đề cần quan tâm. Trong bài báo này, các tác động của một số tham số bao gồm sự giãn nở và góc ma sát của đất, tỷ lệ mật độ của đất tự nhiên, đường kính và độ sâu chôn của ống dẫn về hiện tượng nâng lên của ống dẫn đã được nghiên cứu thông qua mô hình ống đất tiên tiến trong phần mềm FLAC 2D và mô hình hành vi Finn dưới tải trọng chu kỳ. Kết quả cho thấy rằng các tham số của đất như góc ma sát, đường kính ống và độ sâu chôn tối ưu của các ống dẫn có tác động đáng kể trong việc giảm lực nổi lên.

Từ khóa

#động đất #lỏng hóa #ống dẫn nước #lực nổi #kỹ thuật địa chất

Tài liệu tham khảo

Abdoun TH, Ha D, O’Rourke MJ, Symans MD, O’Rourke TD, Palmer MC, Stewart HE (2009) Factors influencing the behavior of buried pipelines subjected to earthquake faulting. Soil Dyn Earthq Eng 29:415–427 Arulmoli K, Muraleetharan KK, Hossain MM, Fruth LS (1992) VELACS:verification of liquefaction analyses by centrifuge studies— laboratory testing program, Soil data report, Earth Technology Corporation. Also available from University of Southern California website: /http://geoinfo.usc.edu/gees/velacs/S Ashford S, Boulanger RW., Donahue JL., Stewart JP. (2011) Geotechnical quick report on the Kanto Plain region during the March 2011, Off Pacific Coast of Tohoku Earthquake, Japan. Geotechnical Extreme Events Reconnaissance (GEER). Available online from: </http://www. geerassociation. Org/> Azadi M, Mir Mohammad Hosseini SM (2010a) Analysis of the effect of seismic behavior of shallow tunnels in liquefiable grounds. Tunnelling and Underground Space Technology 25(5):543–552 Azadi M, Mir Mohammad Hosseini SM (2010b) The uplifting behavior of shallow tunnels within the liquefiable soils under cyclic loadings. Tunn Undergr Space Technol 25:158–167 Baziar MH, Nabizadeh A, Chung JL, Hung WY (2014) Centrifuge modeling of interaction between reverse faulting and tunnel. Soil Dyn Earthq Eng 65:151–164 Bransby MF, Newson TA, Brunning P (2002) The upheaval capacity of pipelines in jetted clay backfill. International Journal of Offshore and Polar Engineering 12(4):280–287 Cheuk CY, Take WA, Bolton MD, Oliveira JRMS (2007) Soil restraint on buckling oil and gas pipelines buried in lumpy clay fill. Eng Struct 29:973–982 Chian S, Tokimatsu K, Madabhushi S (2014) Soil liquefaction-induced uplift of underground structures: physical and numerical modeling. J Geotech Geoenviron Eng 140(10):04014057 Choo YW, Abdounb TH, O’Rourke MJ, Ha D (2007) Remediation for buried pipeline systems under permanent ground deformation. Soil Dyn Earthq Eng 27:1043–1055 Chou HS, Yang CY, Hsieh BJ, Chang SS (2001) A study of liquefaction related damages on shield tunnels. Tunn Undergr Space Technol 16:185–193 Datta TK (1999) Seismic response of buried pipelines, a state-of-the-art review. Nucl Eng Des 192:271–284 Joshi S, Amit P, Arghya D, Sudhir KJ (2011) Analysis of buried pipelines subjected to reverse fault motion. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 31(7):930–940 Kang G-C, Chung J-W, Rogers JD (2014) Re-calibrating the thresholds for the classification of liquefaction. Eng Geol 169:30–40 Karinski YS, Yankelevsky DZ (2007) Dynamic analysis of an elastic-plastic multisegment lining buried soil. Eng Struct 29(3):317–328 Koseki J, Matsuo O, Koga Y (1997) Uplift behavior of underground structures caused by liquefaction of surrounding soil during earthquake. Soils Found 37(1):97–108 Lee DH, Kimb BH, Lee H, Kong JS (2009) Seismic behavior of a buried gas pipeline under earthquake excitations. Eng Struct 31:1011–1023 Ling HI., Yang S., Unified sand model based on the critical state and generalized plasticity. Journal of Engineering Mechanics, Asce, 2006;132(12), 1380–1391. Ling HI, Mohri Y, Kawabata T, Liu H, Burke C, Sun L (2003) Centrifugal modeling of seismic behavior of large-diameter pipe in liquefiable soil. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Asce 129(12):1092–1101 Ling HI, Sun L, Liu H, Mohri Y, Kawabata T (2008) Finite element analysis of pipe buried in saturated soil deposit subject to earthquake loading. Journal of Earthquake and Tsunami 2(1):1–17 Liu H, Song E (2006) Working mechanism of cutoff walls in reducing uplift of large underground structures induced by soil liquefaction. Comput Geotech 33:209–215 Chian SC, Madabhushi SPG (2012) Effect of buried depth and diameter on uplift of underground structures in liquefied soils. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 41:181–190 Maotian L, Xiaoling Z, Qing Y, Ying G (2009) Numerical analysis of liquefaction of porous seabed around pipeline fixed in space under seismic loading. Soil Dyn Earthq Eng 29:855–864 O’Rourke TD., Gowdy TE., Stewart HE., Pease JW (1991), Lifeline and geotechnical aspects of the 1989 Loma Prieta earthquake, In: Proceedings of the 2nd international conference on recent advances in geotechnical earthquake engineering and soil dynamics, University of Missouri-Rolla, Rolla, MO. s1601–1612 Pashangpishe Y., 2004. Mechanism of soil deformation due to double lenses liquefaction and critical depth determination. M.Sc. Thesis Submitted in Civil Eng., Faculty of Amirkabir University of Technology, Iran. Saeedzadeh R, Hataf N (2011a) [paper code:10278] Use of granular drains in uplift reduction of buried pipelines in saturated sand deposit, in: proceedings of the 6th international conference of seismology and earthquake engineering. Iran, Tehran Saeedzadeh R, Hataf N (2011b) Uplift response of buried pipelines in saturated sand deposit under earthquake loading. Soil Dyn Earthq Eng 31:1378–1384 Schiff AJ (1997) Northridge earthquake: lifeline performance and post earthquake response, Technical Council on Lifeline Earthquake Engineering ASCE Schofield AN (1980) Cambridge geotechnical centrifuge operations. Ge’otechnique 25(4):743–761 Shinozuka M., Ballantyne D., Borcherdt R., Buckle I., O’Rourke T., Schiff A., 1995 The Hanshin–Awaji earthquake of January 17, 1995. Performance of lifelines, technical report prepared for MCEER, Buffalo, NY Vazouras P, Karamanos SA, Dakoulas P (2010) Finite element analysis of buried steel pipelines under strike-slip fault displacements. Soil Dyn Earthq Eng 30:1361–1376 Yong Y (1997) Response of pipeline structure subjected to ground motion excitation. Eng Struct 19(8):679–684 Zhang XL, Jeng DS, Luan MT (2011) Dynamic response of a porous seabed around pipeline under three-dimensional wave loading. Soil Dyn Earthq Eng 31:785–791 Zou D, Kong X, Xu B (2006) Numerical simulation of seismic behavior of pipeline in liquefiable soil. In: Proceedings of the Geotechnical symposium in Roma: Soil Stress-Strain Behavior, Measurement, Modeling and Analysis:673–682