دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی

 پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران (خاک و پی)

 پیش بینی شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در   خاک های روانگرا

استاد راهنما

دکتر مجتبی جهان اندیش

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)


چکیده
شمع های ماسه ای متراکم بعنوان یکی از مؤثرترین و اقتصادی ترین روشها در مقاوم سازی خاک در جهت پیش‌گیری از رخداد روانگرایی، افزایش ظرفیت باربری و بهسازی خاک های با دانه بندی متنوع، از سال 1950 در کشور ژاپن و سپس در دیگر کشورهای جهان  مورد بهره گیری قرار گرفته می باشد. طریقه اجرای شمع های ماسه ای متراکم در آغاز بوسیله بارهای ضربه ای و سپس بارهای لرزشی و در نهایت باتوجه به مکانیسم شکل گیری آنها در خاک(تغییر شکل برشی خاک)، امروزه توسط بارهای استاتیکی- دورانی صورت می پذیرد. شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در حال حاضر توسط روشهای طراحی تجربی ارزیابی می گردد. شایان ذکر می باشد که در روشهای تجربی مشخصه های مقاومتی در فواصل مختلف از مرکز شمع های ماسه ای متراکم برای کل توده خاک، بر خلاف واقعیت، یکسان درنظر گرفته می گردد. تئوری بسط حفره با مبنای بسط حفره ای استوانه ای در یک توده خاک بی نهایت و با شعاع اولیه بسیار کوچک، تا یک شعاع نهایی مشخص، ازتوانمند ترین و پر کاربرد ترین روشها در مطالعه مسائل مربوط می باشد. بگونه ای که می تواند در عین سادگی، در پیچیده ترین مسائل طراحی مانند شمع های ماسه ای متراکم با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی خاک به کار گرفته گردد. در این پژوهش، با اصلاح تئوری بسط حفره و درنظر گرفتن رفتار نرم شدگی خاک در آن، همچنین ارائه روابط ساده تر و برنامه نویسی در محیط نرم افزار MATLAB7.1 و مدل سازی عددی در محیط نرم افزار PLAXIS2D.v8.2، شعاع تاثیر شمع‌های ماسه‌ای متراکم ارزیابی گردیده و در فاصله های مختلف از مرکز آنها و درتمامی عمق ها قادر خواهیم بود تا کرنش های حجمی، تغییرات مدول الاستیسیته، مقادیر دانسیته نسبی و نسبت تخلخل ناشی از تغییر شکل های اعمال شده را با دقت مناسبی در مقایسه با روشهای طراحی تجربی و امکانات تئوری پیشین بسط حفره مطالعه نمائیم. در پایان نیز مزیت ها و محدودیت های بهره گیری از روش مذکور به صورت کامل تبیین داده شده می باشد.
کلید واژه ها: روانگرایی، شعاع تاثیر، شمع های ماسه ای متراکم، تئوری بسط حفره.
فهرست مطالب
عنوان                                                                                              صفحه
 فصل اول: مقدمه
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- روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی……………………………………. 7
1-5-1- تبیین عمومی روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی………………………………. 8
1-5-1-1- روشهای 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 روشهای 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- مطالعه 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، طریقه طراحی و روشهای اجرا………………………………………………….. 46
2-3- طریقه 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- چگونگی 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 در نظر داشتن طریقه افزایش جمعیت و سیر صعودی ساخت سازه های مسکونی و اداری سنگین در نواحی گوناگون، همچنین به دلیل بروز خسارات جانی و مالی زیاد ناشی از رخداد زلزله در مناطق با خاک های روانگرا،  مقاوم سازی خاک های روانگرا در برابر این پدیده  از اهمیت خاصی برخوردار می باشد.
از روش های مقاوم سازی خاک در مقایل رخداد روانگرایی، بهره گیری 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 گیری 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 که در بخش‌های آتی به استحضار خواهد رسید، در واقع در پژوهش فوق، با در نظر گرفتن مشخصه‌های رفتاری خاک های ماسه‌ای روانگرا و شمع‌های ماسه‌ای متراکم، بطور دقیق‌تر، اهدافی همچون اقتصادی‌تر شدن و افزایش بازدهی سیستم فوق نسبت به حالت کنونی مدنظر قرار می گیرد.
 در این فصل آغاز بطور مختصر به تعریف مفاهیم مربوط به رخداد روانگرایی می­پردازیم، سپس به تبیین روشهای مقاوم سازی خاک پیش روی رخداد روانگرایی و مطالعه تفضیلی نقاط اشکال و قوت آنها پرداخته و با یکدیگر مقایسه می نماییم.
 1-2)روانگرایی[1]
 در فرهنگ لغت مهندسی خاک و پی به معنای حالتی می باشد 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 طریقه 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] طبقه­بندی 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 طبقه­بندی می­گردد.
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 نظاره 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 دیواره­های ساحلی رودخانه­ها و یا در نواحی ساحلی دریاها رخ می­دهد. حالت فوق علاوه بر خاکهای ماسه­ای سست می­تواند 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 نظاره 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 به وجودمی­آید رخ می­دهند و برای رسیدن به تعادل هیدرولیکی، این گسیختگی ممکن می باشد پس از اتمام لرزشهای زمین رخ دهد. از نشانه­های 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 در نظر داشتن چگونگی 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).

  1. روش های کاهش خسارت وارده در رخداد روانگرایی ناشی از زلزله(روش های استهلاک اضافه فشار آب حفره ای).

 با در نظر داشتن اینکه بعضی از روش های اصلاح خاک تا حدودی هر دو هدف فوق را بر آورده می سازند، پس طبقه بندی مذکور در تمامی موردها صحیح نبوده و تا حدود زیادی ساده سازی شده می باشد.
 1-5-1) تبیین 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 تبیین آنها می پردازیم :

  1. دانسیته بالا.
  2. توزیع دانه بندی مناسب جهت عدم رخداد روانگرایی.
  3. پایدار سازی اسکلت ذرات خاک.
  4. 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:

  1. استهلاک آنی اضافه فشار آب منفذی.
  2. جلوگیری از انتشار اضافه فشار آب منفذی از لایه روانگرای احاطه کننده.
  3. کاهش نرخ تنش برش بر فشار موثر سر بار با افزایش فشار موثر سر باره.
  4. 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.

تعداد صفحه :145
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود سمینار کارشناسی ارشد:ارزیابی احتمالاتی روش‌های موجود برای طراحی تیرهای FRP-RC

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران