دانلود مقاله پیش بینی بروز روانگرایی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی

word قابل ویرایش
10 صفحه
5700 تومان

مقدمه

یکـی از علـل اصـلی خرابیهـا در خـلال زلزلـه گسـیخته شـدن زمـین مـی باشـد. گسـیختگی زمـین ممکن است به واسطه وجـود ترکهـا و شـکافها، حرکـات غیـر طبیعـی و یـا نامسـاوی و یـا از دسـت دادن مقاومت آن بوقـوع پیونـدد. پدیـده کـاهش و حتـی از بـین رفـتن کامـل مقاومـت برشـی خـاک در زمین هـای ماسـه ای غیـر متـراکم و اشـباع بـه علـت افـزایش فشـار آب حفـره ای، روانگرایـی۳۰

خاک نامیـده مـی شـود. در ایـن حالـت روان شـدن زمـین بصـورت سـیلان و جوشـش ماسـه ظـاهر می شود. چنین پدیـده ای در غالـب زلزلـه هـا مشـاهده گردیـده اسـت. هنگـامی کـه خـاک بـه ایـن حالـت در مـی آیـد سـازه هـای بنـا شـده در روی آن ناپایـدار مـیگردنـد. در زلزلـه نیگاتـا۳۱ (ژاپـن

(۱۹۶۴ بعضی از ساختمانها تـا ۳۰ درجـه نسـبت بـه افـق در اثـر وقـوع ایـن پدیـده منحـرف شـدند.

مـوارد متعـددی از پدیـده روانگرایـی در زلزلـه رودبـار ـ منجیـل در خـرداد ۱۳۶۹ بوقـوع پیوسـت که توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.[۱]

روشهای مختلف تعیین پتانسیل روانگرایی

روش های عمده در تعیین پتانسیل روانگرایی به شرح زیر می باشند:

-۱ روشهای مبتنی بـر پایـه تحلیـل دینـامیکی طیفـی زلزلـه و مقایسـه تـنش برشـی وارده بـر المـان خاک بر اثـر زلزلـه بـا تـنش برشـی مولـد سـیلان (مقاومـت برشـی آن المـان) در آزمایشـات تنـاوبی

(سه محوری سیکلی، برش سـاده سـیکلی، میـز ارتعـاش، سـانتریفیوژ). ایـن روشـها نسـبتاً دقیـق مـی باشند و از پشتوانه تئوری محکم و قابل اعتمادی برخوردارند.

-۲ روشهای مبتنی بر انجام آزمایشات صحرایی نظیر آزمایش انفجار استاندارد.

-۳ روشهای آمـاری بـا اسـتفاده از داده هـای ثبـت شـده در محـل هـایی کـه قـبلاً زلزلـه رخ داده و در معرض وقوع پدیده روانگرایی قرار داشته اند.

هـر یـک از روشـهای فـوق دارای معایـب و مزایـایی هسـتند کـه متناسـب بـا اهمیـت کـاربرد مـورد توجـه قـرار مـی گیرنـد. مشـکلات عمـده دسـته اول تهیـه نمونـه هـای دسـت نخـورده ای از ماسـه سســت و نیمــه متــراکم اشــباع و هزینــه بــالای انجــام آزمایشــات دینــامیکی اســت. در روش دوم محـدودیتهای منطقـه ای مشـکل عمـده انجـام آزمایشـات هسـتند. دسـته سـوم کـه مبتنـی بـر روش هــای نــوین آمــاری و بــر اســاس مشــاهدات قبلــی اســتوار اســت محــدودیتهای دو دســته قبــل را پوشش داده است. از آن جملـه مـی تـوان بـه روش هـای پیشـنهادی توسـط بازیـار۳۲ ،ایشـی هـارا۳۳،
سید۳۴ و همکـاران، توکیماتسـو۳۵، گـه۳۶ و روش شـبکه عصـبی مصـنوعی اشـاره کـرد. در ایـن بـین، روش شبکه عصـبی مصـنوعی ابـزاری موفـق و قابـل اعتمـاد در پـردازش اطلاعـات حتـی بـا وجـود پارامتر های مختلف مؤثر و پیچیدگی روابط بین آنها می باشد.

Liquefaction ٣٠ Niigata ٣١
Baziar, M.H. ٣٢
Ishihara, K. ٣٣
Seed, H.B. ٣۴
Tokimatsu, K. ٣۵
Goh, A .T.C. ٣۶

۱۹۱

پیش بینی بروز روانگرایی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی

پارامترهای موثر بر پتانسیل روانگرایی

-۱ نحــوه توزیــع انــدازه ذرات: ماســه هــای ریزدانــه و یکنواخــت در مقایســه بــا ماســه هــای درشت دانه تر، تحت شرایط یکسان، آمادگی و قابلیت بیشتری جهت روان شدن دارند.

-۲ میـزان دانسـیته نسـبی اولیـه تـوده ماسـه: بـا افـزایش دانسـیته نسـبی اولیـه مصـالح، مقـادیر نشست ها و فشـار آب حفـره ای هـر دو بـه میـزان قابـل ملاحظـه ای در بارگـذاری هـای ارتعاشـی تقلیل می یابند. بنابراین احتمـال وقـوع پدیـده روانگرایـی بـا افـزایش دانسـیته نسـبی و تـراکم ماسـه کاهش پیدا خواهد کرد.
-۳ خصوصـیات و ماهیـت بارهـای ارتعاشـی: نشسـت هـای ایجـاد شـده در ماسـه تحـت اثـر ارتعاشات افقی به مراتـب بیشـتر از ارتعاشـات قـائم مـی باشـد. همچنـین طـول مـدت زلزلـه یـا بـه عبارتی مدت زمانی کـه ماسـه در حالـت مـایع بـاقی مـی مانـد رابطـه مسـتقیمی بـا میـزان خسـارت های وارده به سازه ها ناشی از پدیده روانگرایی دارد.

-۴ موقعیـت زهکشـها و ابعـاد تـوده ماسـه: در خـلال بارگـذاری دینـامیکی تـوده ماسـه ای بـا ابعاد وسیع ممکن است مانند یـک لایـه غیـر زهکـش عمـل کنـد بنـابراین احتمـال وقـوع روانگرایـی افزایش می یابد.

-۵ ماهیـت و مقـدار بارهـای وارده: اعمـال تـنش هـای همگـن بـر تـوده ماسـه موجـب ایجـاد تنش های موثر اولیه در خاک خواهد شد که احتمال وقوع روانگرایی را کاهش می دهد.
-۶ روش و نـوع شـکل گـرفتن تـوده ماسـه (اثـر فابریـک): خصوصـیات روان شـدگی ماسـه هـای اشـباع تحـت بارهـای سـیکلی بـه مقـدار قابـل ملاحظـه ای وابسـته بـه روش تهیـه نمونـه و بافت و ساختمان ماسه دارد.

-۷ مـدت شـکل گیـری تـوده ماسـه: ماسـه دسـت نخـورده در مقابـل ماسـه بازسـازی شـده از همان نوع، تا ۷۵ درصد افزایش مقاومت در برابر روان گرایی از خود نشان می دهد.

-۸ سابقه تغییر شکل های نسبی قبلـی: تغییـر شـکل هـایی کـه ماسـه در اثـر زلزلـه هـای گذشـته متحمل شده است، باعث افـزایش تـا حـدود ۱/۵ برابـر تنشـهایی کـه مولـد روان گرایـی مـی باشـند خواهد شد.

-۹ حبابهای هـوای محبـوس بـین ذرات: وجـود حبـاب هـای هـوای محبـوس بـین ذرات ماسـه باعث کاهش احتمال وقوع روانگرایی خواهد شد.[۱]

۱۹۲

مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ۱۳۸۴

انتخاب پارامتر های مستقل مؤثر بر پتانسیل روانگرایی

در روشـهای تحلیلـی تئوریـک، پتانسـیل روانگرایـی بـر اسـاس مقایسـه بـین تـنش برشـی وارده بـر المـان خـاک بـر اثـر زلزلـه و تـنش برشـی قابـل تحمـل توسـط خـاک تعیـین مـی شـوند. بطوریکـه مهندسـین محاسـب در هـر عمقـی کـه تـنش برشـی حاصـل از زلزلـه بـا اعمـال ضـریب اطمینـان مناسـب بـیش از تـنش برشـی قابـل تحمـل توسـط خـاک شـود؛ وقـوع روانگرایـی را در آن عمـق محتمل می دانند.

دراین مقاله، برای طراحـی شـبکه عصـبی سـعی گردیـده اسـت کـه پارامترهـایی انتخـاب شـوند کـه اولاً مســتقل باشــند و ثانیــاً بتواننــد همپوشــانی مناســبی در ارزیــابی پتانســیل روانگرایــی بــر اســاس پارامترهـای مـوثر کـه در بـالا توضـیح داده شـده اسـت داشـته باشـند. بـر ایـن اسـاس پارامترهـای مستقل مؤثر بر پتانسیل روانگرایی به شرح زیر مورد استفاده قرار گرفته است:
-۱ پارامترهای مربوط بـه زلزلـه: شـتاب (حـداکثر تغییـر مکـان افقـی در نزدیکـی سـطح زمـین و ثبت شده توسـط شـتاب نگاشـت) و بزرگـی زلزلـه در مقیـاس ریشـتر کـه بیـانگر انـرژی زلزلـه مـی باشد .

-۲ پارامترهــای مربــوط بــه خــاک: فشــار کــل و مــوثر خــاک از پارامترهــای مــوثر در پدیــده روانگرایی می باشد که تفـاوت ایـن دو نشـانگر فشـار آب منفـذی یـا بـه عبـارتی شـرایط سـطح آب زیر زمینی است. پارامتر موثر دیگـر، مقاومـت برشـی خـاک مـی باشـد کـه در خـاک هـای ماسـه ای بر اساس میزان درصـد تـراکم نسـبی و یـا زاویـه اصـطکاک داخلـی تعیـین مـی شـود. در آزمایشـات صـحرایی مقـادیرSPT و CPT نمایـانگر مقاومـت برشـی خـاک ماسـه ای مـی باشـند کـه مقـادیر

SPTاصـلاح شـده خـاک بـه عنـوان پـارامتر مقـاومتی خـاک مـد نظـر قـرار گرفتـه اسـت. از دیگـر پارامترهـای مـوثر، درصـد ریزدانـه (رد شـده از الـک (#۲۰۰ در خـاک ماسـه ای مـی باشـد کـه بـه دلیل ایجاد چسبندگی در آن، پتانسیل روانگرایی خاک کاهش می یابد.

جمع آوری داده ها و آماده سازی آنها

در این مقاله، از میـان اطلاعـات نسـبتاً زیـادی کـه در خصـوص پدیـده روانگرایـی گـزارش گردیـده اسـت، گزارشـهایی را کـه پارامترهـای مسـتقل مـوثر و تنـوع کـافی از هـر یـک از آنهـا را مـد نظـر قرار داده اند به شرح زیر مورد استفاده قرار گرفته است:

-۱ اطلاعات مربوط به شهر آستانه پس از زلزله ۱۳۶۹ منجیل .[۲] -۲ اطلاعات جمع آوری شده توسط سید و ادریس.
-۳ اطلاعات ارائه شده توسط گه.

-۴ اطلاعات ارائه شده توسط کاین۳۷ و دیگران. -۵ اطلاعات ارائه شده توسط میشل۳۸ و دیگران. -۶ اطلاعات ارائه شده توسط شیباتا۳۹ و تپاراکسا.۴۰

Kayen ٣٧
Mitchell, J.K. ٣٨

۱۹۳

پیش بینی بروز روانگرایی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی

-۷ اطلاعات ارائه شده توسط چارلی.۴۱
اطلاعات جمع آوری شده توسط توکیماتسو و یوشیمی۸− .۴۲

اطلاعـات مـذکور بایسـتی همگـون شـده و در صـورت لـزوم اصـلاح شـوند. پارامترهـای بزرگـی و شـتاب زلزلـه، تـنش کـل و مـؤثر خـاک و درصـد ریزدانـه بـدون تغییـر منظـور گردیـده اسـت. لازم اسـت مقـادیرSPT بـا ضـرایب تصـحیح فشـار روبـار و انـرژی اعمـال شـده در محاسـبات منظـور گـردد. در ایـن مقالـه، مقـادیر اصـلاح شـده آزمایشـاتSPT مربـوط بـه اطلاعـات شـهر آسـتانه و توکیماتسو و یوشیمی از مقالـه حـائری و کریمـی کـه بـا فـرض انتقـال ۶۰% انـرژی چکـش همگـون شده بودند، منظور گردیده است (برای توضیحات بیشتر به مرجع ۲ رجوع شود).
مقـادیر CPT گـزارش شـده توسـط کـاین و چـارلی بـا اسـتفاده از روابـط همبسـتگی اشـمارتمن۴۳،

که در ذیل آمده است به مقادیر معادل SPT تبدیل و منظور شده اند:

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 10 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد