5-3 پيشنهادات124
منابع و ماخذ
منابع فارسي127
منابع انگليسي130
فهرست جداول
3-1 هندسه مدل ها46
3-2 مشخصات فني خاک مدل ها48
3-3 برخي از سطوح آب در سمت چپ و راست مدل48
3-4 مشخصات فني مسلح کننده خاک (انکر)50
4-1 کاراکتر هاي نمودارهاي ضرايب اطمينان55
4-2 ضرايب اطمينان مقايسه اي مدل هاي بازسازي شده در خاک هاي مختلف با مهار به طول 6متر با زاويه نفوذ مهار با خاک 0 درجه105
4-3 ضرايب اطمينان مقايسه اي مدل هاي بازسازي شده در خاک هاي مختلف با مهار به طول 6متر با زاويه نفوذ مهار با خاک 15 درجه106
فهرست اشکال
3-1 نمونه اي از صفحه اصلي در نرم افزار GeoStudio40
3-2 نمونه اي از مدل تکميل شده و آماده براي تحليل در روش عددي41
3-3 نمونه مدل شده در نرم افزارPlaxis43
3-4 نمونه اي از ساخت فازهاي محاسباتي در نرم افزار درPlaxis44
3-5 مدل اصلي در روش تعادل حدي………………………………………………………………………………….46
3-6 مدل اصلي در روش عددي…………………………………………………………………………………………..47
4-1 ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 30
درجه در روش عددي………………………………………………………………………………………………………57
4-2: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 30 درجه در روش تعادل حدي59
4-3 : ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 60 درجه در روش عددي61
4-4: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 60درجه در روش تعادل حدي63
4-5: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه در روش عددي65
4-6: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه در روش تعادل حدي67
4-7: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در ماسه با زاويه پاي شيب 60 درجه در روش تعادل حدي69
4-8: ضرايب اطمينان در برابر اختلا ف هد آ ب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 0 درجه در روش تعادل حدي72
4-9: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 60 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 0 درجه در روش تعادل حدي74
4-10: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 0درجه در روش تعادل حدي77
4-11: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در ماسه با زاويه پاي شيب 60 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 0درجه در روش تعادل حدي80
4-12: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 15درجه در روش تعادل حدي84
4-13: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در رس با زاويه پاي شيب 60 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 15 درجه در روش تعادل حدي86
4-14: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 15درجه در روش تعادل حدي88
4-15: ضرايب اطمينان در برابر اختلاف هد آب در دو طرف مدل در ماسه با زاويه پاي شيب 60 درجه و زاويه نفوذ خاک با مهار 15 درجه در روش تعادل حدي93
4-16: نمونه اي از خط حالت تحت تراوش در روش تعادل حدي97
4-17: نمونه اي از خط حالت تحت تراوش در روش عددي97
4-18: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک رس با زاويه پاي شيب 60 درجه و چسبندگي 100کيلوپاسگال در روش عددي99
4-19: نمونه اي از نقاط پلاستيک در خاک رس با زاويه پاي شيب 60 درجه و چسبندگي 100کيلوپاسگال در روش عددي99
4-20: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک رس با زاويه پاي شيب 60 درجه و چسبندگي 100کيلوپاسگال در روش تعادل حدي100
4-21: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه اصطکاک داخلي 35 درجه در روش تعادل حدي100
4-22: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه اصطکاک داخلي 35 درجه با زوم 500درصد در روش تعادل حدي101
4-23: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه اصطکاک داخلي 35 درجه در روش عددي101
4-24: نمونه اي از نقاط پلاستيک در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه اصطکاک داخلي 35 درجه در روش عددي……………………………………………………………………………………………..102
4-25: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک رس با زاويه پاي شيب30 درجه با زاويه نفوذ خاک با مهار 0 درجه و چسبندگي 50 کيلوپاسگال در روش تعادل حدي102
4-26: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه اصطکاک داخلي 35 درجه با زاويه نفوذ خاک با مهار15 درجه در روش تعادل حدي103
4-27: نمونه اي از گوه گسيختگي در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 30 درجه و زاويه اصطکاک داخلي 35 درجه با زاويه نفوذ خاک با مهار15 درجه بازوم 500 درصد در روش تعادل حدي103

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

4-28: خطوط جريان در خاک رس با زاويه پاي شيب 30 درجه با زاويه نفوذ خاک با مهار 0درجه و چسبندگي 50 کيلوپاسگال بازسازي شده در روش تعادل حدي107
4-29: گوه گسيختگي در خاک رس با زاويه پاي شيب 30 درجه با زاويه نفوذ خاک با مهار 0درجه و چسبندگي 50 کيلوپاسگال بازسازي شده در روش تعادل حدي107
4-30: خطوط جريان در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 60 درجه با زاويه نفوذ خاک با مهار 15درجه و زاويه اصطکاک داخلي30 درجه بازسازي شده در روش تعادل حدي108
4-31: گوه گسيختگي در خاک ماسه با زاويه پاي شيب 60 درجه با زاويه نفوذ خاک با مهار 15 درجه و زاويه اصطکاک داخلي 30 درجه بازسازي شده در روش تعادل حدي108
چکيده
با توجه به اينكه تمامي زير ساخت هاي مهندسي و اماكن و شريان هاي حياتي شهري و غير شهري از قبيل: پي ساختمان ها، پل ها، سيلوها، سدها، ديوارهاي حائل، سازه هاي دريايي، تأسيات صنعتي و . . . همگي بر بستري به نام زمين گسترده مي شوند. اهميت بررسي نوع ناپايداري در شيرواني ‌هاي خاکي‌ تحت تراوش‌ و شيرواني‌ هاي خاکي‌ تحت تراوش‌ مسلح راهکارهاي مقابله با آن ها زماني بيشتر آشکار مي گردد که لغزش شيرواني ها مي تواند خسارت‌ هاي عظيم و جبران ناپذيري ايجاد نمايد، دو روش مهم براي تحليل پايداري شيرواني‌ها، روش تعادل حدي و روش عددي مي‌باشد. هدف مشتركي كه در تمامي اين روش‌ها دنبال مي‌شود بررسي پايداري شيب هاي طبيعي ومصنوعي وتعيين ضريب اطمينان پايداري آنها مي‌باشد. بر اساس تعريف ترزاقي و پک (1967ميلادي)، لغزش ها به هر شکل قابل تصوري، آهسته يا ناگهاني و با هر عامل محرکي مي توانند اتفاق بيافتند.گسيختگي شيب ها معمولاً ناشي از هرگونه عامل کاهش ناگهاني مقاومت خاک يا تغييري در شرايط هندسي روي مي دهد، به طور کلي مي توان شيرواني ها را به دو دسته شيرواني هاي طبيعي و شيرواني هاي طراحي شده، دسته بندي کرد. اين پايان نامه که در قالب پايان نامه کارشناسي ارشد ارائه مي شود به ارزيابي و مقايسه ضرايب اطمينان و سطوح گسيختگي در خاک هايي از جنس رس و ماسه که با روش هاي تعادل حدي و روش عددي در حالات تحت تراوش بدون مهار و با مهار به دست آمده است، مي پردازيم.
کلمات کليدي: ضريب اطمينان، مکانيسم شکست، تعادل حدي، روش عددي، ترانشه خاکي تحت تراوش، مهار.
مقدمه
يكي از مهمترين مباحث دانش ژئوتكنيك تحليل پايداري شيرواني‌ها‌ي خاکي تحت تراوش‌ و تعيين سطحي با كمترين ضريب اطمينان و به عبارت ديگر سطح بحراني شكست است. در ساخت وبهره برداري از شيب ها و ديواره هاي خاکي، مسئله پايداري و بررسي مکانيسم هاي شکست احتمالي، به علت ملاحظات اقتصادي (اغلب پروژه هاي ژئوتكنيك با بودجه دولتي و سرمايه ملت عزيز ايران زمين ساخته مي شوند) و در برخي سازه ها جلوگيري از بروز فاجعه ي انساني (گاه لغزش يک شيرواني طبيعي يا يک سد خاکي باعث مدفون شدن يک روستا و قرباني شدن هزاران تن مي گردد) و از طرفي سرزمين پاکمان با بلاهاي طبيعي نظير سيل و زلزله و غيره مواجه مي باشد و اهميت دين مبين اسلام به مقام والاي انسان و بيت المال وظيفه مهندسين عمران و اهميت موضوع را صد چندان مي کند. روش‌هاي مختلفي براي بررسي پايداري شيب‌ها و شيرواني‌ها ارائه مي شود كه از جمله آن‌ها مي توان به روش‌هاي تعادل حدي مانند: روش فلينيوس، بيشاپ و مورگنسترن و نيز روش‌هاي ‌عددي اشاره نمود. هدف مشتركي كه در تمامي اين روش‌ها دنبال مي‌شود تعيين حداقل ضريب اطمينان پايداري و سطح گسيختگي متناظر با آن كه شيرواني در امتداد آن لغزيده و گسيخته خواهد شد، مي‌باشد. در اين پژوهش با مدل سازي و بررسي دقيق يک سري شيرواني خاکي با شرايط نزديک به شرايط صحرايي با هر دو روش ذکر شده سعي مي شود اين دو روش با هم مقايسه شوند. بدين منظور ابتدا ترانشه اي با مشخصات معين فرض و با استفاده از روش عددي (نرم افزار پلکسيس) مدل سازي و ضريب اطمينان، نوع، محل و چگونگي شکست احتمالي وسطح لغزش بحراني آن را مشخص مي کنيم و سپس همان ترانشه را با روش تعادل حدي (نرم افزار ژئواستديو) مدل و بررسي مي نماييم، در اين مدلسازي رفتار خاک به صورت الاستوپلاستيک با معيار گسيختگي موهر کولمب با کرنش مسطح و دو بعدي فرض مي شود.
1-1- مقدمه
بررسي پايداري شيرواني هاي خاکي و يافتن راهي براي ارزيابي دقيق تر پايداري شيب ها وترانشه هاي خاکي، از ديرباز مورد توجه کارشناسان و متخصصان ژئوتکنيک بوده است. تخمين افزايش ضريب اطمينان پايداري شيرواني ها و شيب هاي خاکي در شرايط و پروژه هاي مختلف اعم از سدسازي، کانال ها، خاکريزها، بزرگراه ها، اسکله ها و… .، در همين راستا تلاش براي افزايش پايداري شيب ها امري تعيين کننده در پايداري کلي سازه ها?به شمار مي رود. نتيجه لغزش يا شکست يک شيب مي تواند باعث از دست رفتن عملکردي آن پروژه ( شيب) و حتي باعث از دست رفتن جان عده اي انسان گردد. مهندسان ژئوتکنيک بايد در ارزيابي پايداري شيرواني هاي خاکي توجه خاصي به زمين شناسي، زهکشي سطحي، آب زيرزميني و مقاومت برشي خاک مبذول داشته باشند.
بررسي شيرواني هاي خاکي يکي از مسائل اصلي مهندسي ژئوتکنيک مي باشد، سدهاي خاکي، گودبرداري ها، ترانشه ها و… سازه هاي خاکي محسوب مي شوند که از نظر اهميت در درجه بالايي حتي براي تمدن بشري قرار دارند، بنابراين تحليل، طراحي ورفتارنگاري اين سازه ها در طول زمان مد نظر مهندسين مي باشد، از اين رو، تلاش هاي زيادي براي تحليل شيرواني هاي خاکي انجام مي شود. ولي عدم قطعيت ها، مشکلات تئوريک تحليل، تنوع مسائل ژئوتکنيک و نيازهاي روز افزون به طراحي شيرواني هاي جديد که هر کدام مشکلات خاص خود را دارند، محققين را بر آن داشته که هر چه بيشتر به اين موضوع بپردازند. در بررسي پايداري شيرواني ها در هر دو روش تعادل حدي و عددي، معمول است که نيروهاي محرک و مقاوم محاسبه گرديده و بزرگي آن ها نسبت به هم سنجيده شود با اين حال چيزي که اکثر اوقات از نظر مهندسان ژئوتکنيک مورد بي توجهي واقع مي شود، اين است که هر يک از نيروهاي محرک و مقاوم خود تابع عوامل مختلفي مانند: پارامترهاي خاک، هندسه شيب، بارگذاري خارجي و… مي باشند، از سوي ديگر وجود آب در پروژه هاي عمراني همواره براي مهندسان ايجاد مشکل کرده و باعث گسيختگي سازه ها به خصوص شيرواني هاي خاکي گرديده است، در همين راستا خاک مسلح همواره به عنوان يک مصالح مهندسي کارآمد مورد استفاده انسان بوده است،مفهوم خاک مسلح به صورت امروزي نخستين بار توسط يک مهندس فرانسوي به نام هنري ويدال1 در سال 1966 ميلادي مطرح گرديد، با بررسي خواص و شرايط خاک نمايان مي شود که يکي از ضعف هاي اصلي خاک، مقاومت کششي پايين آن است و وجود آب نيز اين نقطه ضعف را تقويت مي کند، ايده ي خاک مسلح در حقيقت راه حلي براي رفع اين نقطه ضعف مي باشد؛ به عبارت ديگر اساس سيستم خاک مسلح بر مبناي استفاده از مصالحي درون خاک است که توانايي تحمل تنش هاي کششي بالايي را دارند به گونه اي که توده خاک مسلح از گسيختگي بگريزد و يا به عبارت ديگر پايدار باشند. امروزه با توجه به پيشرفت هاي علوم مهندسي و افزايش روزافزون احداث ابنيه و سازه هاي پيچيده ، که گاه در مناطق کوهستاني و پر شيب ساخته مي شوند، لزوم پايداري شيب هاي طبيعي و مصنوعي بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته است، روش هاي متعددي جهت پايدار سازي شيب ها وجود دارد که هدف مشترک همه ي اين روش ها، افزايش نيروهاي مقاوم در برابر نيروهاي محرک و در نتيجه افزايش مقدار ضريب اطمينان است. به کارگيري مسلح کننده ها نيروي مقاوم را در توده خاک از طريق تامين نيروي کششي افزايش مي دهند و تغيير شکل هاي افقي را نيز کاهش مي دهند، که اين دو امر در نهايت منجر به افزايش پايداري کلي در سازه هاي خاکي مي شوند.
1 – 2 بيان مسئله
در ساخت و بهره برداري از شيب ها و ديواره هاي خاکي، مسئله پايداري و بررسي مکانيسم هاي شکست احتمالي، ملاحظه هاي اقتصادي و حتي در برخي سازه ها فاجعه ي انساني بسيار مهم مي باشد، بنابراين شناخت نوع پايداري و ناپايداري در شيرواني ها به جهت تشخيص راه هاي جلوگيري و مقابله با آن، امري مهم و ارزشمند مي باشد. دو روش مهم در تحليل پايداري شيب ها و شيرواني ها روش هاي تعادل حدي و عددي است. در اين پژوهش با مدل سازي و بررسي دقيق يک شيب با دو زاويه گوناگون در شرايط تحت تراوش بدونمهار و با مهار در خاک هاي رس و ماسه با هر دو روش ذکر و اين دو روش با هم مقايسه مي شود.
روش تعادل حدي
يكي از روش هاي تحليل پايداري شيب ها روش تعادل حدي است، در اين روش اولين تحليل را كولمان در اواخر قرن هجدهم ارائه داده است، در اين گونه روش ها فرض اصلي اين است كه سطحي در امتداد سطح لغزش اختيار مي شود (منحني يا مستوي) معيار گسيختگي مشخصي (مثلاً: موهر -‌ كولمب) حاكم بوده و بخش لغزنده بصورت مجزا و صلب بر سطح گسيختگي جا به جا مي شود، آنگاه تمام نيروهاي موثر بر لغزندگي و براي جلوگيري از آن در نظر گرفته مي شود و با مقايسه مقاومت برشي لازم جهت حفظ پايداري با مقاومت برشي موجود در خاك ضريب ايمني تعيين مي گردد.
در يك روش كاربردي از اين گروه كه به روش قطعات موسوم است، بخش لغزنده خاك به قطعاتي قائم تقسيم مي شود و بررسي تعادل استاتيكي نيروها روي هر قطعه به طور مجزا صورت مي گيرد، روش هاي مبتني بر تعادل حدي به علت وضوح مفاهيم و سادگي استفاده، كاربردي ترين روش هاي بررسي پايداري شيب ها مي باشند و در دفتر مهندسين مشاور كاربرد وسيع دارند.
روش عددي
نرم افزارهاي مختلفي براساس روش اجزاء محدود يا تفاضل محدود در بازار موجود مي باشند از جمله: پلکسيس، فلک، فلک سه بعدي، ژئواسلوپ، يودک، تري دک، سي اي تو و انسيس و … .
از بين نرم افزارها بنا بر دلايل زير، روش عددي انتخاب مي شود و مورد مطالعه جدي قرار مي گيرد:
– علاوه بر الگوي اصلي خاک، الگوي رفتاري مو هر-کولمب، داراي الگوهاي رفتاري الاستيک، الگوي خاک سخت شونده، الگوي خاک نرم و الگوي خاک نرم توأم با خزش را داراست که مي توان از هر کدام از آن ها با توجه به نوع خاک و رفتارهاي گوناگون از آن استفاده کرد.
– از نظر تعداد درجات آزادي براي الگوکردن سيستم خاک مسلح اين نرم افزار با محدوديت خاصي مواجه نمي شود.
– فايل ورودي که اين برنامه مي سازد، بسيار قابل فهم مي باشد به نحوي که به راحتي مي توان تغييرات مورد نظر را در فايل ورودي وارد کرد و نيازي به الگوکردن مجدد الگو نمي باشد.
– امکانات گرافيکي اين برنامه بسيار مناسب مي باشد به نحوي که، علاوه بر مشاهده کانتورهاي تنش ها وتغييرشکل‌ها مي توان چگونگي تغييرات آن ها را نيز از ابتدا تا انتهاي بارگذاري مورد بررسي قرار داد.

1-3- ضرورت انجام پژوهش
يكي از مهمترين مباحث دانش ژئوتكنيك تحليل پايداري شيرواني‌ها‌ي خاکي تحت تراوش‌ و تعيين سطحي با كمترين ضريب اطمينان و به عبارت ديگر سطح بحراني شكست است. در ساخت و بهره برداري از شيب ها و ديواره هاي خاکي، مسئله پايداري و بررسي مکانيسم هاي شکست احتمالي، به علت ملاحظات اقتصادي (اغلب پروژه هاي ژئوتكنيك با بودجه دولتي و سرمايه ملت عزيز ايران زمين ساخته مي شوند) و در برخي سازه ها جلوگيري از بروز فاجعه ي انساني (گاه لغزش يک شيرواني طبيعي يا يک سد خاکي باعث مدفون شدن يک روستا و قرباني شدن هزاران تن مي گردد) و از طرفي سرزمين پاکمان با بلاهاي طبيعي نظير سيل و زلزله و غيره مواجه مي باشد و از طرف ديگر اهميت دين مبين اسلام به مقام والاي انسان و بيت المال وظيفه مهندسين عمران و اهميت موضوع را صد چندان مي کند. نکته ي قابل ذکر آن است که يافتن معياري دقيق براي بررسي پايداري شيرواني هاي خاکي از دو منظر قابل توجه است؛ نخست آن که نتايج به شدت محافظه کارانه در تخمين و تعيين ضريب ايمني و پايداري، موجب اتلاف منابع مالي و اقتصادي و رسيدن به حاشيه ي امني از پايداري خواهد شد، که در محدوده ي قابل استفاده ي پايداري قرار نخواهد گرفت، از سوي ديگر نتايج غير مطمئن و ناامن نيز موجب تخريب و ضررهاي مالي و جاني فراوان خواهد شد.
بر اساس تحقيق کارشناسان عمران و ژئوتکنيک، دو روش مهم، در تحليل پايداري شيب ها و شيرواني ها، روش تعادل حدي و روش عددي است، در اين مطالعه با مدل سازي و بررسي دقيق يک شيب با دو زاويه گوناگون در شرايط تحت تراوش بدون مهار و با مهار در خاک هاي رس و ماسه با هر دو روش، سعي مي شود اين دو روش با هم مقايسه گردند.
1 – 4- اهداف پژوهش
اهداف علمي
بررسي نظري و نرم افزاري اين مبحث که پايداري و ضرايب اطمينان شيب ها و شيرواني هاي با زاواياي گوناگون تحت تراوش با مهار و بدون مهار در دو نوع خاک ومکانيسم شکست آنها با توجه به شرايط داخلي و محيطي شيرواني چگونه مي باشد.
اهداف کاربردي
بررسي اين موضوع که کداميک از روش هاي اصلي تحليل پايداري شيرواني هاي تحت تراوش با مهار و بدون مهار جهت پيشنهاد براي رسيدن به پاسخ هايي با دقت بيشتر جهت تشخيص و جلوگيري از شکست هاي احتمالي شيرواني ها روش مناسب تر و کارآمدتر مي باشد.
ضرورت هاي خاص
با توجه به هزينه هاي هنگفت ساخت شيرواني هاي بزرگ و کاربرد آنها در سازه هاي خاص مانند سدهاي خاکي و ساير دلايل ذکر شده در بالا، پرداختن به مسائل مربوط به ايمني و پايداري آنها و مقايسه ي روش هاي مختلف آناليز به جهت يافتن روش مناسب تر امري ضروري به نظر مي رسد.

1-5- سوالات تحقيق
1- مکانيسم گسيختگي در دو روش (عددي و تعادل حدي) چگونه مي باشد؟
2- وضعيت پايداري و ناپايداري در دو روش (عددي و تعادل حدي) چگونه مي باشد؟
3- ضرايب اطمينان در حالات خشک و تحت تراوش با مهار و بدون مهار چگونه مي باشد؟
-4تاثير افزايش چسبندگي در خاک رس و زاويه اصطکاک داخلي در خاک ماسه در ضرايب اطمينان و پايداري در حالات خشک و تحت تراوش با مهار و بدون مهار در دو روش (عددي و تعادل حدي) چگونه مي باشد؟
-5تاثير افزايش طول مهارها در خاک رس چسبندگي هاي گوناگون و خاک ماسه با زاويه اصطکاک داخلي مختلف بر ضرايب اطمينان و پايداري حالت تحت تراوش با مهار در دو روش (عددي و تعادل حدي) چگونه مي باشد؟
-6تاثير زاويه پاي شيب در خاک رس چسبندگي هاي گوناگون و خاک ماسه با زواياي اصطکاک داخلي مختلف بر ضرايب اطمينان و پايداري در حالات خشک و تحت تراوش با مهار و بدون مهار در دو روش (عددي و تعادل حدي) چگونه مي باشد؟
-7تاثير زاويه نفوذ مهار ها با خاک در خاک رس با چسبندگي هاي گوناگون و خاک ماسه با زواياي اصطکاک داخلي مختلف بر ضرايب اطمينان و پايداري حالت تحت تراوش با مهار در دو روش (عددي و تعادل حدي) چگونه مي باشد؟
-8ارزيابي و مقايسه موارد مذکور با يکديگر و همچنين اگر گوه گسيختگي چند نمونه را از روش عددي در روش تعادل حدي بازسازي کنيم به چه نتايجي خواهيم رسيد؟
1-6- فرضيه هاي تحقيق

1- مکانيسم شکست وضرايب اطمينان در دو روش عددي ‌و تعادل حدي متفاوت از هم مي باشند.
-2فشار‌ آب حفره‌اي ونيروي زه ‌آب بر مکانيسم شکست و ضريب اطمينان شيرواني تاثير گذار است.
1 – 7- تعاريف عملياتي متغيرها و واژه هاي کليدي
خاک همگن: خاکي است که اجزاء تشکيل دهنده آن متشکل از يک جنس رس يا ماسه مي باشد.
حالت تحت تراوش: زمانيکه مدل، دچار اختلاف سطح آب در دو سمت خود مي شود يا به عبارت ديگر هد آب در يک طرف مدل بالاتر از طرف ديگر باشد، آب شروع به حرکت مي کند.
1 – 8- روش تحقيق
مدل سازي نرم افزاري و تحليل پايداري شيرواني هاي تحت تراوش بدون مهار و با مهار با هر دو روش عددي و تعادل حدي، بررسي خروجي روش ها و مقايسه ي آن ها با هم برپايه ي روش هاي اساسي تحليل پايداري مي باشد.
1 – 9- محدوديت هاي تحقيق
سازمان هاي دولتي مرتبت داده هاي واقعي را در اختيار اينجانب قرار ندادند و زمان براي تحليل و بررسي حجم عظيم داده ها بسيار کم بود.
1-10- ساختار پايان نامه
اين پايان نامه مشتمل بر 5 فصل مي باشد:
فصل اول شامل مقدمه، بيان مسئله، ضرورت انجام پژوهش، اهداف پژوهش ، سوالات تحقيق، فرضيه هاي تحقيق ، تعاريف عملياتي متغيرها و واژه هاي کليدي، روش تحقيق، محدوديت هاي تحقيق و ساختار پايان نامه مي باشد.
فصل دوم بستر متون فني مباحث اين پژوهش که مربوط به شيرواني هاي خاکي و مباني طراحي آن ها و همچنين تسليح خاک ها مي باشد، مورد واکاوي قرار گرفته و همچنين در اين فصل تحقيقات و تجربيّات پيشين چه از بعد روند تاريخي تکامل تجربيّات طراحي و ساخت و چه از بعد تاريخ علمي و پژوهشي مورد بحث واقع شده است.
فصل سوم دربرگيرنده روش ها و مباني پژوهش است، پايه هاي تئوريک تحقيق، معرفي نرم افزارهاي اصلي پژوهش و بررسي مدل هاي ساخته شده، روش تحليلي اين پژوهش و مشخصات فني مورد استفاده، در اين فصل مورد بحث و تشريح و تحليل قرار گرفته اند.
فصل چهارم به تحليل و مقايسه نتايج پژوهش و نتايج مدل سازي هاي انجام شده پرداخته مي شود، در اين فصل که در واقع خروجي آناليزهاي انجام شده است، تلاش شده است مقدمه اي براي پاسخ به سوالات ابتدايي پژوهش فراهم شود.
فصل انتهايي اين تحقيق نيز به نتيجه گيري نهايي از تحليل ها و در واقع پاسخ به سوالات و اهداف تحقيق اختصاص دارد، همچنين در اين فصل پيشنهاداتي براي تحقيقات آينده در زمينه هاي مشابه ارائه شده است.
فصل دوّم
مروري بر متون فني و تحقيقات گذشته
2-1- پيش گفتار
ورود به مباحث پيچيده ي طراحي شيرواني ها و بررسي روش هاي تحليل پايداري در شرايط متفاوت، مستلزم تبيين اطلاعات اوليه در مورد مباني سازه اي اين سازه ها، سير تکامل تجربي و علمي ساخت آن ها، بررسي فني تغييرات احتمالي سازه هايي ناشي از وجود تسليح کننده ها، بررسي آماري پديده ها و از همه مهم تر واکاوي پژوهش هاي مشابهي است که تاکنون به انجام رسيده است. در قسمت هاي پيش رو در اين فصل، اين مباني اوليه براي ورود به بحث اصلي تشريح خواهد شد.
2-2 – مباني روش هاي بررسي پايداري شيرواني هاي خاکي
2-2-1- مقدمه
از آنجا که بيشتر سازه هاي عمراني مهم در محيط هاي شيب دار ساخته مي شوند و يا خود سازه در محيط، سطحي شيب دار ايجاد مي کند، لذا پايداري شيرواني ها از اهميت بالايي برخوردار مي باشد. براي بررسي پايداري شيرواني ها روش هاي مختلفي وجود دارد؛ دو روش اصلي براي مطالع? پايداري شيرواني ها، روش هاي تعادل حدي و عددي مي باشد. در روش تعادل حدي فاکتور ايمني با استفاده از نيروهاي مخرب و مقاوم، محاسبه مي شود و به وسيل? اين فاکتور پايداري شيرواني ها مورد بررسي قرار مي گيرد؛ روش هاي عددي نيز با محاسب? تنش ها و کرنش هاي حاصل از نيروهاي مخرب و مقايس? آنها با مقاومت توده سنگ، پايداري شيرواني ها را مورد بررسي قرار مي دهند.
در شيرواني ها، فاکتور ايمني اغلب به صورت نسبت مقاومت برشي واقعي به حداقل مقاومت برشي مورد نياز براي جلوگيري از لغزش و شکست تعريف مي شود [1].
تکنيک تنش برشي اولين بار توسط زينکويچ براي محاسبه فاکتور ايمني يک شيرواني متشکل از چند نوع سنگ به کار گرفته شد [2].
هنگامي که يک شيب در روش تعادل حدي به مقاومت برشي خود مي رسد، يک منطقه پلاستيک از پاشنه فوقاني شيب گسترش خواهد يافت و سطح لغزش بحراني درون اين منطقه اتفاق خواهد افتاد، خط لغزش بحراني عبارت است از مسيري که در طول آن نسبت نيروي مقاوم به نيروي محرك به کمترين مقدار خود مي رسد [3].
به طور کلي مي توان گفت که اگر مواد همگن باشند سطح گسيختگي بحراني نزديك به دايره خواهد بود، در شرايطي كه يك لايه ضعيف ما بين لايه هاي قوي تر قرار گرفته باشد، يك سطح مستوي در اين لايه ضعيف مي تواند سطح گسيختگي بحراني باشد.
2-3 – بررسي کاربردي روش هاي کنترلي پايداري شيرواني هاي خاکي
2-3-1- روش عددي
طبق بررسي کارشناسان، ضعف اصلي روش هاي تعادل حدي در اين است كه آن ها خواص تنش، تغيير شكل مواد و فونداسيون خاكريز را در نظر نمي گيرند. اين نقص توسط روش اجزاي محدود كه خواص تنش تغيير شكل را دخالت مي دهد، برطرف مي شود. در اين روش، نتيجه در شيب به وسيله آناليز تغيير شكل دو بعدي براي حالت كرنش سطح و يا سه بعدي به صورت مدل كامل تعيين مي شود. در اين روش ماتريس سختي المان ها كه تغيير شكل گره ها را به نيروي وارد بر گره ها ارتباط مي دهد، بر اساس حداقل سازي انرژي پتانسيل كل حاصل مي گردد.
روش‌هاي عددي در حل معادلات ديفرانسيل حاكم به دو دسته‌ي عمده‌ي حاكم تقسيم مي‌شوند:
الف) روش اختلاف محدود (Finite Difference Method)
ب) روش اجزاي محدود (Finite Element Method)
در روش تفاضل محدود، معادلات ديفرانسيل براي هر كدام از گره‌ها به طور جداگانه نوشته مي شود و روابط مشتق با استفاده از معادلات تفاضلي جايگزين مي‌شوند، نتايج اين روش به صورت يك سري معادلات خطي هم‌زمان ارائه مي‌شوند. يادگيري روش اختلاف محدود نسبتاً آسان بوده و در مسائل ساده كاربرد دارد، استفاده از اين روش در مسائل پيچيده‌ بسيار مشكل خواهد بود.
در روش اجزاي محدود، معادلات ديفرانسيل براي هر يك از المان‌ها، با درنظر گرفتن توابع درون‌يابي حل مي شود و معادلات حاكم بر يك المان استخراج مي‌شود، از سر هم كردن معادلات مربوط به تك‌تك المان‌ها، معادلات حاكم بر كل مدل به دست مي‌آيد، در نهايت معادلات ديفرانسيل حاكم بر كل مدل به دست مي‌آيد و در نتيجه معادلات ديفرانسيل حاكم بر كل مدل با يك دستگاه معادلات جبري خطي يا غيرخطي جايگزين مي‌شود.
اين ماتريس سختي المان ها سپس جمع مي شود تا ماتريس سختي سيستم را تشكيل دهند. براي بدست آوردن نيروها يا تغيير مكان ها در هر گروه حل مي شود. بعد از اينكه تغيير مكان ها بدست آمدند مي توان تنش در هر المان را تعيين نمود. يكي از ايرادات روش اجزاي محدود اين است كه در مدل كردن، به مدل رياضي رفتار خاك نياز مي باشد. به دليل آنكه مدل نمودن رفتار خاك به دليل مشخصات متغير در نمونه هاي متفاوت نياز به آزمايش هاي بسيار دقيق براي بدست آوردن پارامترهاي مدل رياضي دارد كه به دليل در دسترس نبودن اين آزمايش ها، در آزمايشگاه هاي معمولي عملاً در كارهاي مهندسي از اين روش استفاده نمي گردد و بيشتر در كارهاي بسيار مهم و يا كارهاي تحقيقاتي از آن استفاده مي گردد. آئين نامه هاي معتبر نظير آئين نامه دفتر عمران آمريكا ( USBR) اين روش را به عنوان يك روش تكميلي در كنار روش هاي ديگر توجيه مي نمايند.
2-3-2- روش هاي تعادل حدي
همان طور که در بخش قبل ذکر شد، يكي از روش هاي تحليل پايداري شيرواني ها روش تعادل حدي است ، در اين روش اولين تحليل را كولمان2 در اواخر قرن هجدهم ارائه داده است، در اين گونه روش ها فرض اصلي اين است كه سطحي (منحني يا مستوي) در امتداد سطح لغزش اختيار مي شود معيار گسيختگي مشخصي (مثلاً موهر-كولمب) حاكم بوده و بخش لغزنده به صورت مجزا و صلب بر سطح گسيختگي جا به جا مي شود، آن گاه تمام نيروهاي موثر بر لغزندگي و براي جلوگيري از آن در نظر گرفته مي شود و با مقايسه مقاومت برشي لازم جهت حفظ پايداري با مقاومت برشي موجود در خاك ضريب ايمني تعيين مي گردد.
در يك روش كاربردي از اين گروه كه به روش قطعات موسوم است، بخش لغزنده خاك به قطعاتي قائم تقسيم مي شود و بررسي تعادل استاتيكي نيروها روي هر قطعه به طور مجزا صورت مي گيرد. روش هاي مبتني بر تعادل حدي به علت وضوح مفاهيم و سادگي استفاده، كاربردي ترين روش هاي بررسي پايداري شيب ها مي باشند و در دفتر مهندسين مشاور كاربرد وسيع دارند.
روش تعادل حدي عليرغم نقاط قوت آن نقاط ضعفي نيز دارد که مهم ترين آن عبارت است از:
– نوشتن تعادل استاتيك جهت مساله ناپايداري كه خود طبيعتي سينماتيك دارد.
– در نظر گرفتن سطح گسيختگي به طور اختياري كه اين ايراد با پيدا كردن سطح گسيختگي بحراني مرتفع مي گردد و ليكن انتخاب و مقايسه شكل هاي مختلف گسيختگي (مستوي دايره اي، نامشخص، چرخه لگاريتمي) نيز حجم عمليات را به نحو چشمگيري سنگين مي نمايد.
– روابط تعادل ميدان تنش و روابط تنش – تغيير شكل را در نظر نمي گيرند.
2-3-2-1- مروري دقيق تر بر روش هاي خاص تعادل حدي
در اين بخش به بررسي کلي روش هاي مرسوم تر در افزايش دقت، سهولت کاربرد و بهينه سازي روش تعادل حدي پرداخته خواهد شد.
الف) روش اصلاح شده ي بيشاپ
در سال 1955 بيشاپ اصلاحيه اي به روش کلاسيک قطعه که شرح آن بيان شد ارائه کرد؛ او در اصلاحيه خود اثر نيرو هاي وارد بر سطوح جانبي قطعات را نيز در نظر گرفت و از تعادل نيرو ها در چند ضلعي برآيند نيروها در يافتن ضريب اطمينان استفاده کرد. در اين روش تعادل کلي گشتاورها و نيروهاي عمودي ارضا مي شود.


دیدگاهتان را بنویسید