Behavior of Underground Shell Structure under Seismic Impact from Explosion


Cite item

Full Text

Abstract

The study presents the results of in-situ experimental investigations on the propagation of explosive seismic waves in the ground environment and the behavior of a seismically stressed underground structure in the form of a cylindrical thin-walled shell interacting with the ground during seismic impact from underground instantaneous explosions. It was taken into account that the seismic impact of an underground explosion on an underground structure depends on many factors, especially on the physical and mechanical properties of the soil of the experimental site. The composition of the soil was obtained by drilling holes for explosives from an excavated trench for installing samples of underground structures. Ground vibrations during the explosions were recorded at two points: at the main ( N 1) observation point and at the control ( N 2). Steel samples have been selected as the objects for studying the stress-strain state of underground structures in the form of cylindrical thin-walled shells of a closed section. The kinematic parameters of ground vibration were measured using seismic detectors and an oscilloscope. Ground displacements in three mutually perpendicular directions, which do not follow a linear law, are studied. Mathematical expressions have been selected to describe each of the components of the displacement vector. It is established that the longitudinal component in the equivalent state has a smoother decreasing character. Under the impact of underground explosions, the underground structure vibrates in space in a vertical plane and in two horizontal planes, with an increase in the equivalent distance, the range of vibrations is wider than the others, and the time of action of the waves on the structure increases. The values of logarithmic decrements for each component of the displacement vector of the structure are determined.

About the authors

Bakhodir S. Rakhmonov

Urgench State University

Email: rah-bahodir@yandex.com
ORCID iD: 0000-0001-6285-2063

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Construction

14 Kh. Alimdjan St, Urgench, 220100, Uzbekistan

Ismail I. Safarov

Tashkent Institute of Chemical Technology

Email: safarov54@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0983-8451

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor of the Department Higher Mathematics

32 Alisher Navoi St, Tashkent, Uzbekistan

Armen Z. Ter-Martirosyan

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Email: gic-mgsu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8787-826X
SPIN-code: 9467-5034

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Vice Rector

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Ilizar T. Mirsayapov

Kazan State University of Architecture and Civil Engineering

Email: mirsayapov1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6193-0928
SPIN-code: 1454-1154

Corresponding Member of RAASN, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Foundations, Structural Dynamics and Engineering Geology

1 Zelenaya St, Kazan, Tatarstan, 420043, Russian Federation

Vladimir T. Erofeev

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Author for correspondence.
Email: erofeevvt@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-8407-8144
SPIN-code: 4425-5045

Doctor of Technical Sciences, Academician of RAASN, Professor of the Department of Construction Materials Science

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

References

  1. Delipetrov T., Doneva B., Delipetrev M. Theoretical model for defining seismic energy. Geologica Macedonica. 2014;28;(1):1-6. ISSN 1857-8586
  2. Remez N., Dychko A., Kraychuk S., Ostapchuk N. Interaction of seismic-explosive waves with underground and surface structures. Resources and Resource-Saving Technologies in Mineral Mining and Processing. 2018:291-310.
  3. Pitarka A., Mellors R.J., Walter W.R. et al. Analysis of ground motion from an underground chemical explosion. Bulletin of the Seismological Society of America. 2015;105(5):2390-2410. https://doi.org/10.1785/0120150066
  4. Zdeshchyts A.V., Zdeshchyts V.M. Comparison of the seismic loading of points on the surface of the Earth during a massive explosion in a mine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2024;1415(1):012082. https://doi.org/ 10.1088/1755-1315/1415/1/012082 EDN: MHGSHV
  5. Gorbunova E., Besedina A., Petukhova S., Pavlov D. Reaction of the Underground Water to Seismic Impact from Industrial Explosions. Water. 2023;15(7):1358. https://doi.org/10.3390/w15071358 EDN: HFAFAP
  6. Ishihara K. Soil behaviour in earthquake geotechnics. Oxford: Clarendon Press; 2006. Available from: https://archive.org/details/soilbehaviourine0000ishi/page/n5/mode/2up (accessed: 12.01.2025)
  7. Voznesensky E.A. Dynamic testing of soils. the status of this question and standardization. Engineering survey. 2013;(5):20-26. (In Russ.) EDN: QCGKLJ
  8. Mirsayapov I.T., Khasanov R.R., Safin D.R., Nurieva D.M. Influence of the foundation and soil structure on reducing the level of vibrations arising from the movement of metro trains. News KSUAE. 2024;1(67):96-106. (In Russ.) http://doi.org/10.48612/NewsKSUAE/67.10 EDN: LPZYFO
  9. Mirsayapov I.T., Sharaf H.M.A. Settlement of clay soils foundations under block cyclic loading. News KSUAE. 2023;3(65):18-25. (In Russ.) http://doi.org/10.52409/20731523_2023_3_18 EDN: BOODTM
  10. Mirsayapov I.T. The load-bearing capacity of slab-pile foundations, taking into account the redistribution of forces between piles during cyclic loading. News KSUAE. 2021;2(56):5-12. (In Russ.) http://doi.org/10.52409/20731523_2021_2_5 EDN: OLBFEG
  11. Ahmad M., Tang X.-W., Ahmad F., Jamal A. Assessment of soil liquefaction potential in Kamra, Pakistan. Sustainability. 2018;10(11):4223. https://doi.org/10.3390/su10114223
  12. Chu J., Leong W.K., Lоke W.L., Wanatowski D. Instability of Loose Sand under Drained Conditions. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2012;138:207-216. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000
  13. Cabalar A.F., Canbolat A., Akbulut N., Tercan S.H., Isik H. Soil liquefaction potential in Kahramanmaras, Turkey. Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2019;10(1):1822-1838. https://doi.org/10.1080/19475705.2019.1629106 EDN: ZETTLS
  14. Yamamuro J.A., Lade P.V. Static liquefaction of very loose sands. Canadian Geotechnical Journal. 1997;34(6):905-917. https://doi.org/10.1139/t97-057
  15. Seed H.B. Soli liquefaction and cyclic mobility evaluation for level ground during earthquakes. Journal of the Geotechnical Engineering DivisionList of Issues. 1996;105(2):201-255. https://doi.org/10.1061/AJGEB6.0000768
  16. Voznesensky E.A. Soil behavior under dynamic loads. Moscow: Moscow State University, 1997. (In Russ.) ISBN 5-211-03722 Available from: https://djvu.online/file/1plA0BadJxR6c (accessed: 12.01.2025)
  17. Stavnitzer L.R. Earthquake resistance of bases and foundations. Moscow: ASV Publ.; 2010. (In Russ.) ISBN 978-5-93093-733-6 EDN: QNONAX
  18. Zainulabidova Kh.R. Nonlinear behavior of soils under exposure to seismic activity. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2019;(1):23-27. (In Russ.) EDN: ONITYP
  19. Zhang L., Liang Z., Zhang J. Mechanical response of a buried pipeline to explosion loading // Journal of Failure Analysis and Prevention. 2016;16:576-582. https://doi.org/10.1007/s11668-016-0121-2
  20. Norén-Cosgriff K.M., Ramstad N., Neby A., Madshus C. Building damage due to vibration from rock blasting. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2020;138:106331. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2020.106331 EDN: JBDAOJ
  21. Jiang N., Zhu B., Zhou Ch., Li H., Wu B., Yao Y., Wu T. Blasting vibration effect on the buried pipeline: A brief overview. Engineering failure analysis. 2021;129:105709. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105709 EDN: MIRHEO

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».