تحليل پايداري سطوح شيب‌دار خاكي بر اساس تعيين زمان شكست با مدل‌سازي در پلكسيس

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

پايداري سطوح شيب‌دار يكي از مسائل اساسي در مهندسي ژئوتكنيك است كه در پروژه‌هاي عمراني، معدني و راه‌سازي اهميت ويژه‌اي دارد. وقوع ناپايداري در شيب‌ها مي‌تواند خسارات مالي و جاني جبران‌ناپذيري ايجاد نمايد. ازاين‌رو، تحليل دقيق رفتار شيب‌ها و پيش‌بيني زمان شكست آن‌ها به‌عنوان معياري كليدي در طراحي ايمن سازه‌هاي ژئوتكنيكي ضروري است. در اين پژوهش، به‌منظور تحليل پايداري شيب‌هاي خاكي و پيش‌بيني زمان شكست، از مدل‌سازي عددي در نرم‌افزار پلكسيس استفاده شده است. ابتدا با مرور مباني نظري و مطالعات پيشين، رفتار خزشي مصالح و رويكرد متداول پيش‌بيني شكست معرفي گرديد و سپس مدل پايه در محيط پلكسيس ايجاد و با داده‌هاي ميداني موجود اعتبارسنجي شد. در اين مدل، از ميان مدل‌هاي رفتاري مختلف، مدل خزش خاك نرم به دليل توانايي در شبيه‌سازي رفتار وابسته به زمان ، دقت بالاتري در بازتوليد داده‌هاي واقعي ارائه داد. پس از اعتبارسنجي، تحليل‌هاي وابسته به زمان انجام و نمودارهاي جابه‌جايي– زمان و سرعت – زمان در نقاط بحراني استخراج شد. با استفاده از روش‌هاي تحليلي مبتني بر نمودار سرعت معكوس –زمان، زمان تقريبي شكست تعيين گرديد. در ادامه، يك مطالعه پارامتريك با هدف بررسي تأثير پارامترهاي كليدي بر زمان شكست و پايداري شيب انجام شد. نتايج تحليل پارامتريك نشان داد كه زاويه اصطكاك داخلي بيشترين تأثير را بر افزايش زمان شكست دارد؛ به‌گونه‌اي كه با افزايش زاويه از حدود 22 تا 31 درجه، زمان شكست بين 45 تا 55 درصد افزايش يافت. افزايش چسبندگي خاك نيز موجب بهبود پايداري گرديد، هرچند اثر آن نسبت به زاويه اصطكاك كمتر بود؛ به‌طوري‌كه با افزايش چسبندگي از 10 به 30 كيلوپاسكال، افزايش زمان شكست در حدود 12 تا 18 درصد مشاهده شد. اين روند بيانگر آن است كه افزايش چسبندگي موجب تقويت مقاومت برشي اوليه و بهبود پايداري كوتاه‌مدت مي‌شود، اما در رفتار بلندمدت سهم كمتري در تأخير گسيختگي دارد. همچنين، افزايش ضريب خزش از 001/0 به 005/0 سبب كاهش محسوس زمان شكست تا حدود 30 درصد گرديد كه نشان‌دهنده‌ي نقش تعيين‌كننده‌ي رفتار وابسته به زمان در پايداري بلندمدت شيب‌ها و اهميت درنظرگرفتن اثرات خزشي در تحليل‌هاي عددي است. با بررسي نتايج بدست آمده از اين پژوهش در خاك نرم مورد مطالعه، نتايج نشان داد كه با افزايش شيب از 16 درجه به 22 درجه، در حاليكه ارتفاع ثابت مي‌باشد، ضريب اطمينان حدود 11 درصد كاهش پيدا مي‌كند، اين كاهش ضريب اطمينان در خاك سخت در شرايطي كه زاويه از 22 درجه به 31 درجه افزايش پيدا كند در حدود 40 درصد خواهد بود. خاك نرم در شيب ثابت با افزايش ارتفاع از 30 متر به 60 متر ضريب اطمينان كاهش اندك 2 الي 3 درصدي نشان مي‌دهد ولي در خاك سخت با افزايش ارتفاع از 60 به 100 متر اين كاهش حدود 10 درصد خواهد بود. در مجموع، نتايج تحقيق حاضر بيانگر آن است كه استفاده از مدل‌هاي رفتاري وابسته به زمان مانند مدل خزش خاك نرم در نرم‌افزار پلكسيس، ابزاري قدرتمند براي تحليل پايداري بلندمدت شيب‌ها و پيش‌بيني زمان شكست به شمار مي‌رود. نوآوري اصلي اين تحقيق تمركز بر تحليل زمان‌مند پايداري و تركيب با روش‌هاي مختلف تعيين پايداري براي تعيين زمان دقيق شكست بوده است. اين رويكرد امكان شناسايي پارامترهاي حساس و تعيين سهم هر يك از آن‌ها در روند تغيير شكل و وقوع شكست را فراهم مي‌سازد.

236137

ژپوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان