منابع انگلیسی…………………………………………………………………… 130
چکیده:
با توجه به اینكه تمامی زیر ساخت های مهندسی و اماكن و شریان های حیاتی شهری و غیر شهری از قبیل: پی ساختمان ها، پل ها، سیلوها، سدها، دیوارهای حائل، سازه های دریایی، تأسیات صنعتی و . . . همگی بر بستری به نام زمین گسترده می شو­­­ند. اهمیت بررسی نوع ناپایداری در شیروانی ‌های خاکی‌ تحت تراوش‌ و شیروانی‌ های خاکی‌ تحت تراوش‌ مسلح راهکارهای مقابله با آن ها زمانی بیشتر آشکار می گردد که لغزش شیروانی ها می تواند خسارت‌ های عظیم و جبران ناپذیری ایجاد نماید، دو روش مهم برای تحلیل پایداری شیروانی‌ها، روش تعادل حدی و روش عددی می‌باشد. هدف مشتركی كه در تمامی این روش‌ها دنبال می‌شود بررسی پایداری شیب های طبیعی ومصنوعی وتعیین ضریب اطمینان پایداری آنها می‌باشد. بر اساس تعریف ترزاقی و پک (1967میلادی)، لغزش ها  به هر شکل قابل تصوری، آهسته یا ناگهانی و با هر عامل محرکی می توانند اتفاق بیافتند.گسیختگی شیب ها معمولاً ناشی از هرگونه عامل کاهش  ناگهانی مقاومت خاک یا تغییری در شرایط هندسی روی می دهد، به طور کلی می توان شیروانی ها را به دو دسته  شیروانی های  طبیعی و شیروانی های طراحی شده، دسته بندی کرد. این پایان نامه که در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد ارائه می شود  به ارزیابی و مقایسه ضرایب اطمینان و سطوح گسیختگی در خاک هایی از جنس رس و ماسه که با روش های تعادل حدی و روش عددی در حالات تحت تراوش بدون مهار و با مهار به دست آمده است، می پردازیم.
مقدمه:
یكی از مهمترین مباحث دانش ژئوتكنیك تحلیل پایداری شیروانی‌ها‌ی خاکی تحت تراوش‌ و تعیین سطحی با كمترین ضریب اطمینان و به عبارت دیگر سطح بحرانی شكست است. در ساخت وبهره برداری از شیب ها و دیواره های خاکی، مسئله پایداری و بررسی مکانیسم های شکست احتمالی، به علت ملاحظات اقتصادی (اغلب پروژه های ژئوتكنیك با بودجه دولتی و سرمایه ملت عزیز ایران زمین ساخته می شوند) و در برخی سازه ها جلوگیری از بروز فاجعه ی انسانی (گاه لغزش یک شیروانی طبیعی یا یک سد خاکی باعث مدفون شدن یک روستا و قربانی شدن هزاران تن می گردد) و از طرفی سرزمین پاکمان با بلاهای طبیعی نظیر سیل و زلزله و غیره مواجه می باشد و اهمیت دین مبین اسلام به مقام والای انسان و بیت المال وظیفه مهندسین عمران و اهمیت موضوع را  صد چندان می کند. روش‌های مختلفی برای بررسی پایداری شیب‌ها و شیروانی‌ها ارائه می شود كه از جمله آن‌ها می توان به روش‌های تعادل حدی مانند: روش فلینیوس، بیشاپ و مورگنسترن و نیز روش‌های ‌عددی اشاره نمود. هدف مشتركی كه در تمامی این روش‌ها دنبال می‌شود تعیین حداقل ضریب اطمینان پایداری و سطح گسیختگی متناظر با آن كه شیروانی در امتداد آن لغزیده و گسیخته خواهد شد، می‌باشد. در این پژوهش با مدل سازی و بررسی دقیق یک سری شیروانی خاکی با شرایط نزدیک به شرایط صحرایی با هر دو روش ذکر شده سعی می شود این دو روش با هم مقایسه شوند. بدین منظور ابتدا ترانشه ای با مشخصات معین فرض و با استفاده از روش عددی (نرم افزار پلکسیس) مدل سازی و ضریب اطمینان، نوع، محل و چگونگی شکست احتمالی وسطح لغزش بحرانی آن را مشخص می کنیم و سپس همان ترانشه را با روش تعادل حدی (نرم افزار ژئواستدیو) مدل و بررسی می نماییم، در این مدلسازی رفتار خاک به صورت الاستوپلاستیک با معیار گسیختگی موهر کولمب با کرنش مسطح و دو بعدی فرض می شود.
فصل اول: کلیات پژوهش
1-1- مقدمه
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 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[1] 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.

2-1- بیان مسأله
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.

این مطلب را هم بخوانید :

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.
– فایل ورودی که این برنامه می سازد، بسیار قابل فهم می باشد به نحوی که به راحتی می توان تغییرات مورد نظر را در فایل ورودی وارد کرد و نیازی به الگوکردن مجدد الگو نمی باشد.
– امکانات گرافیکی این برنامه بسیار مناسب می باشد به نحوی که، علاوه بر مشاهده کانتورهای تنش ها وتغییرشکل‌ها می توان چگونگی تغییرات آن ها را نیز از ابتدا تا انتهای بارگذاری مورد بررسی قرار داد.
3-1- ضرورت انجام پژوهش
یكی از مهمترین مباحث دانش ژئوتكنیك تحلیل پایداری شیروانی‌ها‌ی خاکی تحت تراوش‌ و تعیین سطحی با كمترین ضریب اطمینان و به عبارت دیگر سطح بحرانی شكست است. در ساخت و  بهره برداری از شیب ها و دیواره های خاکی، مسئله پایداری و بررسی مکانیسم های شکست احتمالی،  به علت ملاحظات اقتصادی (اغلب پروژه های ژئوتكنیك با بودجه دولتی و سرمایه ملت عزیز ایران زمین ساخته می شوند)  و در برخی سازه ها جلوگیری از بروز فاجعه ی انسانی (گاه لغزش یک شیروانی طبیعی یا یک سد خاکی باعث مدفون شدن یک روستا و قربانی شدن هزاران تن می گردد) و از طرفی سرزمین پاکمان با بلاهای طبیعی نظیر سیل و زلزله و غیره مواجه می باشد و از طرف دیگر اهمیت دین مبین اسلام به مقام والای انسان و بیت المال وظیفه مهندسین عمران و اهمیت موضوع را صد چندان می کند.  نکته ی قابل ذکر آن است که یافتن معیاری دقیق برای بررسی پایداری شیروانی های خاکی از دو منظر قابل توجه است؛ نخست آن که نتایج به شدت محافظه کارانه در تخمین و تعیین ضریب ایمنی و پایداری، موجب اتلاف منابع مالی و اقتصادی و رسیدن به حاشیه ی امنی از پایداری خواهد شد، که در محدوده ی قابل استفاده ی پایداری قرار نخواهد گرفت، از سوی دیگر نتایج غیر مطمئن و ناامن نیز موجب تخریب و ضررهای مالی و جانی فراوان خواهد شد.
بر اساس تحقیق کارشناسان عمران  و ژئوتکنیک،  دو روش مهم، در تحلیل پایداری شیب ها  و شیروانی ها، روش تعادل حدی و روش عددی است، در این مطالعه با مدل سازی و بررسی دقیق یک شیب با دو زاویه گوناگون در شرایط تحت تراوش بدون مهار و با مهار در خاک های رس و ماسه  با هر دو روش،  سعی  می شود این دو روش با هم مقایسه گردند.
[1]. Henry Vidal
تعداد صفحه : 147
قیمت : 14700تومان