بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی تاثیر سطح آب های زیرزمینی بر پتانسیل روانگرایی خاک
چکیده
روانگرایی همواره در ارتباط با پدیده های مختلف تغییرشکل خاک های اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده تحت اثر اغتشاشات گذرا ، یکنواخت و یا تکراری می باشد. تولید فشار منفذی در شرایط غیرزهکش ،نشان اصلی تمام پدیده های روانگرایی است . از آنجایی که ساخت و سازهای فراوانی درخشکی صورت می پذیرد ، عوامل مختلفی بر استعداد روانگرایی نهشته های خشکی موثرند ، یکی از این عوامل سطح تراز آب های زیرزمینی می باشد . در این مقاله با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود FLAC به بررسی تاثیر سطح آب زیزمینی بر پتانسیل روانگرایی خاک پرداخته می شود .
واژههای کلیدی: پتانسیل روانگرایی ، سطح آب زیرزمینی ، اضافه فشار آب منفذی
-1 مقدمه
اثرات ویران کننده روانگرایی سبب توجه ویژه مهندسین ژئوتکنیک در یک پریود سه ماهه در سال 1964 گشت ، یعنی هنگامی که زلزله (Mw=9.2) GOOD Friday در آلاسکا پس از زلزله نیگاتای (Ms=7.5) ژاپن رخ داد.در هر دو زلزله نمونه های جالبی از خرابی ناشی از زلزله مانند گسیختگی شیبها ،گسیختگی شالوده ساختمانها و پل ها وشناوری سازه های مدفون اتفاق افتاد.در طی 30 سال پس از این زلزله ها روانگرایی توسط صدها محقق در سراسر جهان بررسی و مطالعه شده است.پدیده تغییر رفتار ماسه از حالت جامد به مایع در نخستین گام های گسترش مکانیک خاک شناخته شد .نخستین بار کاساگرانده در سال 1936 پدیده روانگرایی و آثار آن را شناساند.[1]کاساگرانده در تحقیقات خود روی مقاومت برشی خاکها یک سری آزمایشات 3 محوری در شرایط زهکشی شده و با کنترل کرنش بر روی نمونه های شل و متراکم ماسه انجام داد.نتایج حاصله نشان داد هنگامی که ماسه های شل و متراکم در اثر کرنش های بزرگ دچار گسیختگی می شوند به دانسیته یکسانی می رسند.نمونه هایی که در ابتدا شل می باشند حین برش متراکم و نمونه هایی که در ابتدا متراکم می باشند حین برش ابتدا حالت انقباضی و بلافاصله حالت اتساعی از خود بروز می دهند.در کرنش های بزرگ تمام نمونه ها به یک دانسیته رسیده و با مقاومت برشی ثابتی به گسیختگی برشی ادامه می دهند.تخلخل متناظر با این دانسیته ثابت را تخلخل بحرانی ec می گویند.[2]کاساگرانده با انجام آزمایشات مختلف در فشارهای جانبی موثر متفاوت،نشان داد که تخلخل بحرانی به طور واحد به فشار جانبی موثر بستگی داشته و پوش آن را خط تخلخل بحرانی (CVR) نامید (شکل. (1 از آنجایی که خط CVR مرز میان رفتار انقباضی و اتساعی را مشخص می کند،لذا می تواند به عنوان مشخصه بین حالات مستعد و غیر مستعد برای روانگرایی جریانی در نظر گرفته شود (شکل. (1
در هر حال باید به خاطر داشت که به دلیل عوامل زیر فرضیه نسبت تخلخل بحرانی برای ارزیابی کمی قابلیت روان شدن ماسه کافی نیست :
- نسبت تخلخل بحرانی مقدار ثابتی نیست ، و با فشار محدودکننده تغییر می کند.
- تغییرحجم در اثر بارگذاری دینامیکی با حالت بارگذاری تک محوری که در آزمایشگاه به وسیله آزمایش برش
مستقیم یا سه محوری انجام می شود،تفاوت دارد.
همانطور که قبلاً اشاره گردیدیک لایه ماسه شل و اشباع هنگامیکه تحت اثر ارتعاش قرار می گیرد تمایل به تراکم و کاهش حجم دارد،اگر زهکشی انجام نشود فشار آب منفذی زیاد می گردد.اگر با تداوم ارتعاش ، فشار آّب منفذی در ماسه افزوده شود زمانی خواهد رسید که فشار کل ، معادل فشار آب منفذی می گردد،بر اساس رابطه تنش موثر :
که تنش موثر ، تنش کل و µ فشار آب منفذی می باشد.اگر مساوی µ شود، مساوی صفر خواهد گردید.در این حالت ماسه هیچگونه مقاومت برشی نداشته و رفتاری مانند مایع خواهد داشت. [3 ]
پدیده حاصل از این روند را می توان به 2 گروه اصلی تقسیم نمود:
روانگرایی جریانی1
تحرک سیکلی 2
-2 ارزیابی پدیده روانگرایی
طی سالها روش های متعددی برای ارزیابی پتانسیل فعال شدن روانگرایی تدوین شده است ،هرکدام از این روش ها مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارد .هرگروه از مهندسیناستفاده از بعضی از آنها را ترجیح می دهند.برای پروژه های خاص معمولاً بیش از یک روش جهت ارزیابی مخاطرات روانگرایی استفاده می شود.
-1-2 روش تنش سیکلی
روش تنش سیکلی از نظر مفهومی بسیار ساده است ، بارگذاری ناشی از زلزله که برحسب تنش های برشی سیکلی بیان می شود با مقاومت روانگرایی خاک که آن نیز برحسب تنش های برشی بیان می شود مقایسه می گردد.[1]
درمکانهایی که بارهای ناشی از زلزله بیش از مقاومت می باشد ، روانگرایی رخ خواهد داد.اما کاربرد روش تنش سیکلی نیازمند توجه دقیق به نحوه مشخص کردن شرایط بارگذاری و مقاومت روانگرایی می باشد.ابتدا تغییرات تنش برشی سیکلی معادل (بارگذاری زلزله (τcyc،با عمق به صورت شکل((2 ترسیم می شود.(اگر مقاومت روانگرایی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی مشخص شود ، تعداد سیکل های معادل ، Neq ،متناظر با بزرگای زلزله بایستی محاسبه گردد.)تغییرات تنش برشی سیکلی لازم
برای وقوع روانگرایی (مقاومت روانگرایی ،τ cyc (با عمق ، روی همان نمودار رسم می گردند
.(مقادیرτcyc,lباید متناظر با همان بزرگای زلزله باشند ، یا همان تعداد سیکل های معادل
مثلτ cyc،روانگرایی در اعماقی رخ می دهد که بارگذاری بزرگتر از مقاومت باشد یا هنگامی که ضریب اطمینان روانگرایی که به صورت ذیل بیان میشود :
(1) FSL : CSR تنش برشی سیکلی لازم برای وقوع روانگرایی
: CSRL تنش برشی سیکلی معادل ناشی از زلزله کمتر از یک باشد.[2]
