بررسي اثر ژئوسل ها بر پايداري ديناميكي شيب ها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

هدف از مقاوم¬سازي خاك، افزايش ظرفيت باربري، كاهش تغييرشكل¬ها و بهبود عملكرد و پايداري خاك مي¬باشد. از ميان روش-هاي مختلف تقويت خاك، استفاده از مواد پليمري و ژئوسنتتيك¬ها نظير ژئوتكستايل¬ها، ژئوگريدها و ژئوسل¬ها در دهه¬هاي اخير، بسيار مورد استقبال مهندسين ژئوتكنيك قرار گرفته است. در اين ميان، ژئوسل¬ها با توجه به ساختار سه¬بعدي و قابليت محصوركنندگي مصالح در داخل سلول¬ها توانسته نقش تأثيرگذاري را در افزايش مقاومت برشي و كاهش تغييرشكل¬ها و جابه-جايي¬هاي جانبي خاك ايفا كند. ژئوسل¬ها المان¬هاي تقويتي سه بعدي¬ با سلول¬هاي به شكل لانه زنبوري گسترش يافته هستند. اين نوع تقويت¬كننده به دليل داشتن ارتفاع، علاوه¬بر مقاومت كششي، داراي مقاومت خمشي و مقاومت برشي نيز مي¬باشد و موجب تقويت خاك مي¬شوند. در اين پايان¬نامه به بررسي شيب¬هاي خاكي از جنس ماسه كه با لايه¬هاي ژئوسل، در قسمت جلوي شيب، تقويت¬شده است و تحت بار لرزه¬اي قرار گرفته، از طريق مدل¬سازي عددي، پرداخته شده است. نرم¬افزار مورد استفاده در اين مطالعه، نرم¬افزار تفاضل محدود(FDM) FLAC3D مي¬باشد. ژئوسل و خاك پركننده¬ي آن به صورت مجزا و سه¬بعدي مدل شده است. المان مورد استفاده براي مدل¬سازي ژئوسل، المان صفحه¬اي ژئوگريد مي¬باشد. مدل رفتاري استفاده شده در اين مطالعه، مدل موهر-كلمب است. با توجه به اين موضوع كه زلزله يكي از عوامل اصلي تخريب شيرواني¬هاي خاكي است و ميزان اهميت بالاي بررسي رفتار شيب¬هاي خاكي به هنگام وقوع زلزله، در اين مطالعه شيب¬هاي مدل، تحت شتاب لرزه¬اي ثبت شده از زلزله كوبه 1995 قرار گرفتند. جابه¬جايي افقي شيب و نشست تاج شيب محاسبه شده و نتايج با يك مدل آزمايشگاهي موجود در تحقيقات قبلي، مقايسه شدند. نتايج حاكي از آن بودند كه ژئوسل عملكرد خوبي تحت بار لرزه¬اي نشان داده و موجب پايداري شيب شده است. نتايج عددي و آزمايشگاهي تطبيق خوبي با يك¬ديگر داشته¬اند و روش عددي استفاده شده در اين مطالعه مي¬تواند عملكرد لرزه¬اي شيب-هاي خاكي را در محدوده¬ي تغييرشكل و پايداري كلي مدل¬ها پيش¬بيني كند. مطالعات عددي صورت گرفته، تحت بار زلزله با دو سطح شتاب متوسط و بالا انجام شده است. مطالعه برروي ميزان تأثير ارتفاع ژئوسل نشان داد كه به علت بزرگتر شدن تعداد لايه همزمان با كاهش ارتفاع آن، بهينه ارتفاع براي پاكت ژئوسل برابر 150 ميلي¬متر مي¬باشد كه هم در سطح شتاب پايين و هم در سطح شتاب بالا، كمترين تغييرشكل را داشته است. در سطح شتاب متوسط و بالا، مقادير جابه¬جايي افقي به ترتيب 16/0 و 1/3 سانتي¬متر، و مقادير نشست، 156/0 و 17/2 سانتي¬متر بوده¬است. در بررسي ابعاد پاكت ژئوسل، نتايج به¬دست آمده نشان داد كه با كاهش ابعاد پاكت، تغييرشكل¬ها نيز كاهش مي¬يابد. در هر دو سطح شتاب، كمترين تغييرشكل¬ها مربوط به پاكت¬ 150×150 ميلي¬متر بوده است كه در شتاب متوسط، جابه¬جايي افقي و نشست برابر 129/0 و 176/0 سانتي¬متر و در سطح شتاب بالا اين مقادير به ترتيب 62/2 و 82/2 سانتي¬متر بوده¬اند. نحوه¬ي چيدمان لايه¬هاي ژئوسل ( به صورت ديوار وزني يا جبهه¬اي) نيز مورد بررسي قرار گرفت. مشخص شد كه در سطح شتاب متوسط، عملكرد مدل جبهه¬اي بهتر بوده و ميزان جابه¬جايي افقي و نشست در اين مدل به ترتيب برابر با 175/0 و 2/0 سانتي¬متر مي¬باشد. در سطح شتاب بالا، عملكرد مدل ديوار وزني بهتر بوده و بيشترين ميزان جابه¬جايي افقي و نشست در اين مدل، برابر با مقادير آن¬ها برابر با 16/3 و 97/2 بوده است. به طور كلي، در اين مطالعه نتايج نشان دادند كه عملكرد شيب با تقويت-كننده¬ي مدل جبهه¬اي، عملكرد بهتري داشته است. تأثير نوع مصالح پركننده¬ي شن و ماسه در دو مدل ديوار وزني و جبهه¬اي بررسي شدند. هم در سطح شتاب متوسط و هم در سطح شتاب بالا، عملكرد شن به عنوان مصالح پركننده بهتر بود اما به طور كلي تفاوت چشم¬گيري وجود نداشت.

221047

ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان