اثر زلزله بر سازه های زیر زمینی و تونل مترو

مطالعه خرابیهای گذشته

2- مطالعه خرابیهای گذشته

بر اساس یک پندار کهن، سازه‌های زیر زمینی ایمن‌ترین سازه‌ها در برابر زلزله می‌باشند. در تمام نقاط جهان خطوط متروی زیر زمینی به عنوان پناهگاه برای نجات و اسکان در زمان وقوع زلزله مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برای اثبات صحت و سقم این پندار، لازم است عملکرد تونلها و سازه‌های زیر زمینی در برخی از کشورهای پیشرفته در طول قرن گذشته مورد مطالعه و بررسی قرار بگیرد.

در کشور ژاپن تونلهای بسیاری احداث شده است، از این رو از دیدگاه تونلسازی در زمره پیشرفته‌ترین کشورها قرار دارد. با توجه به شدت زلزله خیز بودن ژاپن و اهمیتی که پدیده زلزله در آن کشور دارد، گزارشهای متعددی در زمینه صدمات وارده بر تونلها در اثر زلزله در این کشور منتشر نموده‌اند. اولین زلزله‌ای که صدمات زیادی را به تونلها وارد نمود زلزله کانتو (Kanto) در سال 1923 بود. در این زلزله به بیش از 100 زلزله آسیب وارد آمد. پس از آن مجددا بر اثر زلزله‌های 1930 کیتا-ایزو (Kita-Izu)، 1964 نیگاتا (Nigata) و 1978 ایزو-اوشیما-کینکایی (Izu-Oshima-Kinkai) صدمات شدیدی در بسیاری از تونلهای موجود در ناحیه‌های زلزله زده گزارش گردید. جدول (3-1) صدمات مربوط به تونلها را در زلزله‌های مختلف کشور ژاپن از سال 1923 تا سال 1993 را نشان می‌دهد.

یکی از جدیدترین رویدادهای لرزه‌ای در ژاپن که منجر به صدمات شدیدی به تونلهای زیر زمینی در منطقه زلزله زده گردید، زلزله 1995 کوبه یا هیوگوکن-نانبو بوده است. عمده‌ترین صدمات به تاسیسات زیر زمینی در این زلزله مربوط به سه ایستگاه راه آهن زیرزمینی در شهر کوبه بود. در محل ایستگاه دایکایی ستونهای مرکزی بر اثر تغییر شکل حاصل از زلزله دچار شکستگی برشی گردیده و قابلیت باربری خود را از دست دادند و در نتیجه سقف بر اثر وزن خود ریزش نمود. از آنجایی که برای طراحی این ایستگاه بر اساس استاندارد طراحی موجود تنها بارهای استاتیکی در نظر گرفته شده بود، لذا دیوارهای کناری و ستونهای مرکزی فاقد مهارهای برشی بودند. همچنین بر اثر وقوع این زلزله بیش از 30 تونل از مجموع 100 تونل موجود در منطقه دچار صدمات نسبتا شدیدی شدند. عمده‌ترین نوع این صدمات ایجاد ترکهای برشی روی تاج و سقوط گوه‌‌های سنگی از آن، شکستگی همراه با سقوط سنگ از سقف و دیواره‌ها و سقوط سنگ از محل اتصال قطعات بتنی به یکدیگر بوده است. در این زلزله خسارتهای ایجاد شده به حدود 110 تونل در این منطقه بالغ بر نیم بیلیون دلار ارزیابی شد.

با بررسی زلزله‌های بزرگ قرن اخیر در ایران، مشاهده میکنیم که تقریبا هیچ گونه گزارشی مبنی بر وارد آمدن خرابی بر تونلها ارائه نشده است. آنچه در گزارش‌ها در مورد تونلها می‌یابیم حاکی از رفتار مناسب تونلها در این زلزله‌ها می‌باشد. در مورد زلزله گلباف تنها گفته شده که تونل 7/2 کیلومتری در نزدیکی کانون زمین لرزه رفتار خوبی داشته است همچنین بنابر گزارشها در زلزله منجیل، تونل 950 متری نزدیک منجیل رفتار خوبی نشان داده، منتهی دو دروازه آن در اثر ریزش سنگ از کوه آسیب دیده است [ برجیان-1377 – ص 34 و 35].

جدول (3-1) صدمات وارده به تونلهای حمل و نقل و انتقال آب بر اثر وقوع زلزله از سال 1923 تا سال 1993 در کشور ژاپن