پایان نامه ارشد : ارزیابی مقایسه ای مکانیسم شکست شیروانی های خاکی تحت تراوش بر اساس روشهای تعادل حدی و عددی


بررسی پایداری شیروانی های خاکی و یافتن راهی برای ارزیابی دقیق تر پایداری شیب ها وترانشه های خاکی، از دیرباز  مورد توجه کارشناسان و متخصصان ژئوتکنیک بوده است. تخمین افزایش ضریب اطمینان پایداری شیروانی ها و شیب های خاکی در شرایط و پروژه های مختلف اعم از سدسازی،    کانال ها، خاکریزها، بزرگراه ها، اسکله ها و… .، در همین راستا تلاش برای افزایش پایداری شیب ها امری تعیین کننده در پایداری کلی سازه ها به شمار می رود. نتیجه لغزش یا شکست یک شیب      می تواند باعث از دست رفتن عملکردی آن پروژه ( شیب) و حتی باعث از دست رفتن جان عده ای انسان گردد. مهندسان ژئوتکنیک باید در ارزیابی پایداری شیروانی های خاکی توجه خاصی به       زمین شناسی، زهکشی سطحی، آب زیرزمینی و مقاومت برشی خاک مبذول داشته باشند.
بررسی شیروانی های خاکی یکی از مسائل اصلی مهندسی ژئوتکنیک می باشد، سدهای خاکی،  گودبرداری ها، ترانشه ها و… سازه های خاکی محسوب می شوند که از نظر اهمیت در درجه بالایی حتی برای تمدن بشری قرار دارند، بنابراین تحلیل، طراحی ورفتارنگاری این سازه ها در طول زمان  مد نظر مهندسین می باشد، از این رو، تلاش های زیادی برای تحلیل شیروانی های خاکی انجام می شود. ولی عدم قطعیت ها، مشکلات تئوریک تحلیل، تنوع مسائل  ژئوتکنیک  و نیازهای روز افزون به طراحی شیروانی های جدید که هر کدام مشکلات خاص خود را دارند، محققین را بر آن داشته که هر چه بیشتر به این موضوع بپردازند. در بررسی پایداری شیروانی ها در هر دو روش

 

پایان نامه

 تعادل حدی و عددی، معمول است که نیروهای محرک  و مقاوم محاسبه گردیده و  بزرگی  آن ها نسبت به هم سنجیده شود          با این حال چیزی که اکثر اوقات از نظر مهندسان  ژئوتکنیک مورد بی توجهی واقع می شود،  این است که هر یک از نیروهای محرک و مقاوم خود تابع عوامل مختلفی مانند: پارامترهای خاک، هندسه شیب، بارگذاری خارجی و… می باشند، از سوی دیگر وجود آب در پروژه های عمرانی همواره برای مهندسان ایجاد مشکل کرده و باعث گسیختگی سازه ها به خصوص شیروانی های خاکی گردیده است، در همین راستا خاک مسلح همواره به عنوان یک مصالح مهندسی کارآمد مورد استفاده انسان بوده است،مفهوم خاک مسلح به صورت امروزی نخستین بار توسط یک مهندس فرانسوی به نام هنری ویدال در سال 1966 میلادی مطرح گردید، با بررسی خواص و شرایط خاک نمایان می شود که یکی از ضعف های اصلی خاک، مقاومت کششی پایین آن است و وجود آب نیز این نقطه ضعف را تقویت می کند، ایده ی خاک مسلح در حقیقت راه حلی برای رفع این نقطه ضعف  می باشد؛ به عبارت دیگر اساس سیستم خاک مسلح بر مبنای استفاده از مصالحی درون خاک است که توانایی تحمل تنش های کششی بالایی را دارند به گونه ای که توده خاک مسلح  از گسیختگی بگریزد و یا به عبارت دیگر پایدار باشند. امروزه با توجه به پیشرفت های علوم مهندسی و افزایش روزافزون احداث ابنیه و سازه های پیچیده ، که گاه در مناطق کوهستانی و پر شیب ساخته می شوند، لزوم پایداری شیب های طبیعی و مصنوعی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است، روش های متعددی جهت پایدار سازی شیب ها وجود دارد که هدف مشترک همه ی این روش ها، افزایش نیروهای مقاوم در برابر نیروهای محرک و در نتیجه افزایش مقدار ضریب اطمینان است. به کارگیری مسلح کننده ها نیروی مقاوم را در توده خاک از طریق تامین نیروی کششی افزایش می دهند و تغییر شکل های افقی را نیز کاهش می دهند، که این دو امر در نهایت منجر به افزایش پایداری کلی در سازه های خاکی می شوند.

بیان مسئله
در ساخت و بهره برداری از شیب ها و دیواره های خاکی، مسئله پایداری و بررسی مکانیسم های شکست احتمالی، ملاحظه های اقتصادی و حتی در برخی سازه ها فاجعه ی انسانی بسیار مهم        می باشد، بنابراین شناخت نوع پایداری و ناپایداری در شیروانی ها به جهت تشخیص راه های جلوگیری و مقابله با آن، امری مهم و ارزشمند می باشد. دو روش مهم در تحلیل پایداری شیب ها و شیروانی ها روش های تعادل حدی و عددی است. در این پژوهش با مدل سازی و بررسی دقیق یک شیب با دو زاویه گوناگون در شرایط تحت تراوش بدونمهار و با مهار در خاک های رس و ماسه  با        هر دو روش ذکر و این دو روش با هم مقایسه می شود.
روش تعادل حدی
یكی از روش های تحلیل پایداری شیب ها روش تعادل حدی است، در این روش اولین تحلیل را كولمان در اواخر قرن هجدهم ارائه داده است، در این گونه روش ها فرض اصلی این است كه سطحی در امتداد سطح لغزش اختیار می شود (منحنی یا مستوی) معیار گسیختگی مشخصی (مثلاً: موهر –‌ كولمب) حاكم بوده و بخش لغزنده بصورت مجزا و صلب بر سطح گسیختگی جا به جا می شود، آنگاه تمام نیروهای موثر بر لغزندگی و برای جلوگیری از آن در نظر گرفته می شود و با مقایسه مقاومت برشی لازم جهت حفظ پایداری با مقاومت برشی موجود در خاك ضریب ایمنی تعیین می گردد.
در یك روش كاربردی از این گروه كه به روش قطعات موسوم است، بخش لغزنده خاك به قطعاتی قائم تقسیم می شود و بررسی تعادل استاتیكی نیروها روی هر قطعه به طور مجزا صورت می گیرد، روش های مبتنی بر تعادل حدی به علت وضوح مفاهیم و سادگی استفاده، كاربردی ترین روش های بررسی پایداری شیب ها می باشند و در دفتر مهندسین مشاور كاربرد وسیع دارند.
روش عددی
 نرم افزارهای مختلفی براساس روش اجزاء محدود یا تفاضل محدود در بازار موجود می باشند از جمله: پلکسیس، فلک، فلک سه بعدی، ژئواسلوپ، یودک، تری دک، سی ای تو و انسیس و … .
 از بین نرم افزارها بنا بر دلایل زیر، روش عددی انتخاب می شود و مورد مطالعه جدی قرار می گیرد:

  • علاوه بر الگوی اصلی خاک، الگوی رفتاری مو هر-کولمب، دارای الگوهای رفتاری الاستیک، الگوی خاک سخت شونده، الگوی خاک نرم و الگوی خاک نرم توأم با خزش را داراست که می توان از هر کدام از آن ها با توجه به نوع خاک و رفتارهای گوناگون از آن استفاده کرد.
  • از نظر تعداد درجات آزادی برای الگوکردن سیستم خاک مسلح این نرم افزار با محدودیت خاصی مواجه نمی شود.
هیچ نظری هنوز ثبت نشده است
نظر دهید

آدرس پست الکترونیک شما در این سایت آشکار نخواهد شد.

URL شما نمایش داده خواهد شد.
بدعالی
This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots.