1-1-کلیات…………………………………………………………………………… 2
1-2- روانگرایی ……………………………………………………………………… 3
1-3- روانگرایی جریانی………………………………………………………………………….. 3
1-4- تحرک سیکلی………………………………………………………………….. 4
1-4-1- انتشار جانبی…………………………………………………………………….. 5
1-4-2- روانگرایی سطحی……………………………………………………………. 6
1-5- روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی……………………………………. 7
1-5-1- شرح عمومی روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی………………………………. 8
1-5-1-1- روش های تراکمی…………………………………………………………………………….. 11
1-5-1-1-1- شمع های ماسه ای متراکم…………………………………….. 11
1-5-1-1-2- روش ویبراسیون میله………………………………………………. 18
1-5-1-1-3- روش ویبراسیون شناور…………………………………………….. 20
1-5-1-1-4- روش تراکم دینامیکی………………………………………………. 21
1-5-1-1-5- روش کوبیدن لرزشی……………………………………………….. 23
1-5-1-2- روش صلب سازی و تثبیت خاک…………………………………………………. 24
1-5-1-3- روش تعویض و جای گذاری…………………………………………………………. 28
1-5-1-4- پایین انداختن تراز آب زیرزمینی…………………………………………………. 29
1-5-1-5- روش استهلاک فشار آب منفذی………………………………………………….. 30
1-5-1-6- روش محدود سازی کرنش برشی…………………………………………………. 31
1-6- مقایسه روش های جلوگیری از رخداد روانگرایی………………………………………………………. 32
1-6-1- مقایسه از حیث دامنه کاربرد……………………………………………………………………….. 33
1-6-1-1- نوع خاک…………………………………………………………………………………………. 34
1-6-1-2- بررسی آمارهای رسمی موجود……………………………………………………… 37
عنوان صفحه
1-6-2- مقایسه مکانیسم عملکرد روش های مقاوم سازی در برابر رخداد روانگرایی 40
1-6-3- مقایسه روش های مقاوم سازی از لحاظ آلودگی های زیست محیطی……… 43
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده
2-1- شمع های ماسه ای متراکم ……………………………………………………………………… 46
2-2- تاریخچه، روند طراحی و روش های اجرا………………………………………………….. 46
2-3- روند طراحی شمع های ماسه ای متراکم………………………………………… 47
فصل سوم: روش انجام کار
3-1- آشنایی با نرم افزار PLAXIS ………………………………………………………. 52
3-1-1- زیر برنامه ورودی ………………………………………………………………… 53
3-1-1-1- الگو های تحلیلی……………………………………………………………………………. 53
3-1-1-2- اجزاء……………………………………………………………………………………………….. 54
3-1-1-3- ویژگی های مصالح…………………………………………………………………………. 55
3-1-1-4- الگو های رفتاری خاک………………………………………………………………….. 56
3-1-1-5- شرایط مرزی…………………………………………………………………………………… 58
3-1-1-6- تولید شبکه اجزاء محدود………………………………………………………………. 59
3-1-1-7- شرایط اولیه……………………………………………………………………………………. 59
3-1-2- زیر برنامه محاسبات……………………………………………………………………. 59
3-1-2-1- تحلیل پلاستیک…………………………………………………………………………….. 60
3-1-2-2- تحلیل تحکیم…………………………………………………………………………………. 61
3–1-2-3- تحلیل پایداری……………………………………………………………………………… 61
3-1-2-4- تحلیل دینامیکی…………………………………………………………………………….. 62
3-1-3- زیر برنامه خروجی…………………………………………………………………………. 62
3-1-4- زیر برنامه منحنی ها……………………………………………………………………………………… 63
3-2- نحوه مدل سازی…………………………………………………………………………….. 63
3-2-1- هندسه مدل………………………………………………………………………………………………….. 65
3-2-2- مشخصات فنی خاک…………………………………………………………………………………….. 67
3-2-3- تحلیل مدل………………………………………………………………………………………… 67
عنوان صفحه
3-3 تئوری بسط حفره در توده خاک نامحدود……………………………………………………………… 69
3-3-1- Vesic (1972)……………………………………………………………………………………………. 70
3-3-2- Ramesh , Gupta (2002)………………………………………………………………….. 73
3-3-2-1- کرنش های پلاستیک در ناحیه پلاستیک اطراف یک حفره
استوانه ای…………………………………………………………………………………………….. 74
3-3-3- H. Vaziri and X. Wang(1992)…………………………………………………….. 76
3-3-4- R. Salgado, J. K. Mitchell, M. Jamilkowski(1997)……… 78
فصل چهارم: نتایج، بحث و پیشنهادات
4-1- نتایج بدست آمده و بحث …………………………………………………………….. 81
4-1-1- نتایج در دانسیته نسبی 40%…………………………………………………………. 81
4-1-1-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0as=)………………………………………………….. 82
4-1-1-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)………………………………………………………. 85
4-1-1-3- نرخ جایگذاری 15/0 و 02/0( 2/0 و 15/0as=)……………………….. 88
4-1-2- نتایج در دانسیته نسبی 50%………………………………………………….. 91
4-1-2-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0as=)…………………………………………………. 92
4-1-2-3- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)………………………………………………………. 94
4-1-2-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0as=)…………………………………………………. 95
4-1-2-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0as=)………………………………………………………. 97
4-1-3- نتایج در دانسیته نسبی 60%…………………………………………………… 98
4-1-3-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0=as)…………………………………………………. 100
4-1-3-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)………………………………………………………. 101
4-1-3-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0as=)…………………………………………………. 103
4-1-3-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0as=)………………………………………………………. 104
4-2- نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………….. 107
منابع…………………………………………………………………………………………………………….. 109
کلیات
با توجه به روند افزایش جمعیت و سیر صعودی ساخت سازه های مسكونی و اداری سنگین در مناطق مختلف، همچنین به دلیل بروز خسارات جانی و مالی زیاد ناشی از رخداد زلزله در مناطق با خاك های روانگرا، مقاوم سازی خاك های روانگرا در برابر این پدیده از اهمیت خاصی برخوردار است.
از روش های مقاوم سازی خاک در مقایل رخداد روانگرایی، استفاده از شمعهای ماسهای متراکم می باشد. این روش علاوه بر افزایش مقاومت خاک های ماسه ای سست در برابر پدیده روانگرایی، در بهبود خواص مقاومتی و نیز پایدار سازی و افزایش ظرفیت باربری دیگر انواع خاک های رسی، شنی و سیلتی کاربرد وسیعی خواهد داشت.
هدف از پژوهش فوق، با بهره گرفتن از تئوری بسط حفره و مد نظر قرار دادن اثر نرم شدگی خاک به جهت مدل سازی رفتار دقیق خاک حین تغییر شکل های زیاد، همچنین ساده سازی روابط موجود به مقاصد طراحی، تعیین شعاع تاثیر شمعهای ماسهای متراکم و در نهایت ارائه مقایسه ای با روش طراحی تجربی معمول میباشد. همان‌گونه كه در بخشهای آتی به استحضار خواهد رسید، در واقع در پژوهش فوق، با در نظر گرفتن مشخصه های رفتاری خاك های ماسهای روانگرا و شمعهای ماسهای متراكم، بطور دقیق‌تر، اهدافی همچون اقتصادی‌تر شدن و افزایش بازدهی سیستم فوق نسبت به حالت كنونی مدنظر قرار می گیرد.
در این فصل ابتدا بطور مختصر به تعریف مفاهیم مربوط به رخداد روانگرایی میپردازیم، سپس به شرح روش های مقاوم سازی خاک در مقابل رخداد روانگرایی و بررسی تفضیلی نقاط ضعف و قوت آنها پرداخته و با یکدیگر مقایسه می نماییم.
1-2)روانگرایی
در فرهنگ لغت مهندسی خاک و پی به معنای حالتی است که در آن، خاکهای ماسهای، بر اثر افزایش فشار آب حفرهای، تنشهای موثر و متعاقباً مقاومت برشی خود را از دست میدهند[1]. این کلمه اولین بار توسط آقایان Kubo، Mogami (1953) ابداع گردید[2].
پدیده روانگرایی ناشی از روند کاهش تنشهای موثر بر اثر تمایل به تراکم در خاکهای اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده را میتوان به دو گروه اصلی روانگرایی جریانی[2] و تحرک سیکلی[3] طبقه بندی نمود.
پدیده روانگرایی جریانی بندرت رخ میدهد، اما زمانی که رخ میدهد، خسارات بسیار زیادی را بهمراه خواهد داشت و آثار مخربتری دارد. در عوض، پدیده روانگرایی بصورت تحرک سیکلی در دامنه گستردهتری از شرایط نوع ساختگاه و خاک رخ میدهد و اثرات آن نیز از کم اهمیت تا خسارات زیاد طبقه بندی می شود.
1-3)روانگرایی جریانی
این حالت روانگرایی که مهمترین اثرات را میان کلیه پدیدههای مربوط به روانگرایی بهمراه دارد، در اثر افزایش تنش برشی استاتیکی در برابر مقاومت برشی خاک و تنها در خاکهای سست، با مقاومت پسماند پایین رخ میدهد[3]. گسیختگی ناشی از روانگرایی جریانی، معمولاً با سرعت گسترش بالا و فواصل طولانی که مصالح روان شده اغلب حرکت مینمایند مشخص میگردد. بعنوان مثال در شکل(1-1)، مدفون شدن یک روستا پس از رخداد این نوع روانگرایی را مشاهده می نمایید.
شکل (1-1): روستای Yungay (الف)، قبل و (ب)، بعد ازمدفون شدن زیر زمین لغزه ناشی از زلزله عظیم Peruvian (1970)[2].
1-4)تحرک سیکلی
تحرک سیکلی بر عکس روانگرایی جریانی، زمانی رخ میدهد که تنش برشی استاتیکی، کمتر از مقاومت خاک روان شده باشد و تحت اثر یک تحریک زلزله، در یک لحظه بر اثر افزایش فشار آب حفرهای از مقاومت خاک تجاوز نماید. این تغییر شکلها در حین رخداد زلزله هم در اثر تنشهای سیکلی و هم در اثر تنشهای استاتیکی ایجاد شده و شامل دو حالت مجزای، انتشار جانبی[4] و روانگرایی سطحی[5] میباشد.
1-4-1) انتشار جانبی
این تغییر شکلها در زمینهای با شیب ملایم و یا در سطوح بدون اتکای جانبی، مثل دیواره های ساحلی رودخانهها و یا در نواحی ساحلی دریاها رخ میدهد. حالت فوق علاوه بر خاکهای ماسهای سست می تواند در خاکهای ماسهای متراکم نیز رخ دهد[3]. تغییر شکلهای رخداده می- توانند باعث آسیبرسانی به سازههای حیاتی و بخشهای مهم گردند. در اشکال( 1-2 و 1-3) آسیبهای وارده بر یک پل و خط لولهی مدفون را مشاهده مینمایید.
شکل (1-2): پل Million Dollar بعد از زلزله آلاسکا (1964)]4[.
شکل (1-3): آسیب های وارد بر خط لوله ناشی از انتشار جانبی خاک]5[.
1-4-2) روانگرایی سطحی
گسیختگی های مربوط به این روانگرایی در اثر جریان رو به بالای آب که به هنگام استهلاک اضافه فشار منفذی در حین زلزله بوجود می آید رخ می دهند و برای رسیدن به تعادل هیدرولیکی، این گسیختگی ممکن است پس از اتمام لرزشهای زمین رخ دهد. از نشانه های این نوع روانگرایی میتوان انحراف مفرط از حالت قائم را نام برد (شکل1- 4 ).
شکل (1-4): انحراف مفرط از حالت قائم پل ریلی Rio Bananito در زلزله کاستاریکا (1991)]4[.
1-5)روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی
روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی، با توجه به نحوه عملکرد به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:
1.روش های جلوگیری از رخداد روانگرایی (روش های جلوگیری از افزایش فشار آب حفره ای).
- روش های کاهش خسارت وارده در رخداد روانگرایی ناشی از زلزله(روش های استهلاک اضافه فشار آب حفره ای).
با توجه به اینکه برخی از روش های اصلاح خاک تا حدودی هر دو هدف فوق را بر آورده می سازند، لذا طبقه بندی مذکور در تمامی موارد صحیح نبوده و تا حدود زیادی ساده سازی شده است.
1-5-1) شرح عمومی روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی
جلوگیری از رخداد روانگرایی با افزایش مقاومت سیکلی زهکشی شده، همچنین با افزایش مقاومت در برابر تغییر فرم یا با استهلاک اضافه فشار آب منفذی قابل دستیابی می باشد. مقاومت در برابر روانگرایی را می توان با فاکتور های ذیل افزایش داد که در ادامه به شرح آنها می پردازیم :
- دانسیته بالا.
- توزیع دانه بندی مناسب جهت عدم رخداد روانگرایی.
- پایدار سازی اسکلت ذرات خاک.
- پائین آوردن درصد اشباع خاک .
همچنین امکان رخداد پدیده روانگرایی تحت شرایط تنش، تغییر فرم و فشار آب منفذی زائد ذیل تقریبا از می رود:
- استهلاک آنی اضافه فشار آب منفذی.
- جلوگیری از انتشار اضافه فشار آب منفذی از لایه روانگرای احاطه کننده.
- کاهش نرخ تنش برش بر فشار موثر سر بار با افزایش فشار موثر سر باره.
- تغییر فرم برشی کمتر زمین در حین رخداد زلزله.
روش های مقاوم سازی خاک در برابر رخداد روانگرایی و اصول آنها را در جدول (1-1) مشاهد می نمائید.
فرم در حال بارگذاری ...