مقاله بررسی مقایسهای آنالیز و طراحی دیوارهای حائل خاک مسلح با مصالح ژئوسنتتیک

بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

بررسی مقایسهای آنالیز و طراحی دیوارهای حائل خاک مسلح با مصالح

ژئوسنتتیک

چکیده

در ایـن مقالـه ابـتدا بـه معرفـی مصـالح ژئوسـنتتیک (شامل ژئوتکستایل ها و ژئوگریدها ) در امر احداث دیوارهای حائل خاک مسلح پرداخـته مـی شـود و بدنبال آن روشهای آنالیز و طراحی این نوع سازه هادر دو بخش دیوارهای حائل قائم و شیب های تند بیان شده و با اسـتفاده از بعضی از این روشها آنالیز حساسیت تغییر مقدار مصالح ژئوسنتتیک به کار رفته نسبت به تغییرارتفاع توده حائل خاک مسلح و مشخصـات مکانیکی آن صورت می گیرد . همچنین درنهایت مقایسه ای اقتصادی بین دیوارهای حائل مسلح شده با مصالح ژئوسنتتیک و دیوارهای حائل بتنی صـورت می گیرد.در این مقایسه اقتصادی معلوم شد که در بدترین شرایط, هزینه تمام شده ساخت دیوار حائل خاک مسلح قطعه ای نسبت به دیوارحائل بتنی مسلح در حدود 20 درصد کمتر میباشد.

کلمات کلیدی: خاک مسلح ، دیوار حائل ، ژئوگرید، روشهای طراحی ، محافظه کاری ، مقایسه اقتصادی و صرفه جویی

مقدمه

بی شک طراحی و ساخت دیوارهای حائل در توسعه تاریخچه مهندسی ژئوتکنیک نقشی محوری واساسی داشته است. به دنبال چنین بحثـی انـواع مختلفی از دیوارهای حائل ، روشهای طراحی و ساخت برای آنها عرضه شدند. به مرور زمان دیوارهای حائل وزنی کلاسیک به دیـوار حـائل بتنـی مسـلح تبدیل شدند. اما در سال 1960 جهش بزرگی در این زمینه اتفاق افتاد و آن ظهور پایدار سازی ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ خاک
1(MSE) بـود. در ایـن سیستم لایههای تسلیح باعث ایجاد ساختاری بهینه و مفید میشوند. در ابتدای امر المانهای تسلیح تسمهﻫﺎی فلزی بودنـد و به دنبال آن شبکه های سیمی جوش شده به عنوان گزینه دیگری مطرح شدند. نمای دیوار خاک مسلح دراین سازهها ابتدا فلزی وسپس بلوکهای بتنی مسلح یا تکه ای (Segmental) بصورت شکلها و نوعهای مختلف بودند. از سال 1980 این تکنولوژی به سمت استفاده از المانهای تسلیح پلیمری(ژئوگرید، ژئوتکستایل و یا حتی تسمههای پلیمری) پیش رفت .

در ایـن نـوع دیوارها انواع نماها بصورت -1 نمای ژئوسنتتیک پیچیده شده (Wrap_ around facing) ، -2 نمای چوبی، -3 نمای بتنی در جـا در کـل ارتفاع،4 ـ نمای گابیونی، 5 ـ نمای بتنی پیش ساخته در کل ارتفاع دیوار، 6 ـ نمای مش سیمی جوش داده شده،-7 نمای بلوکهای بتنی مدولار (Modular) میتوانند باشند.

اخــیراً دیوارهایــی کــه نمــای آنهــا بلوکهــای بتنــی مــدولار((Modular اســت اصــطلاحاًو بــه آنهــا دیوارهــای ﺣــﺎﺋﻞ خــاک مســلح قطعهای(2 (SRW گفته می شود در جهان مورد استقبال فراوانی قرار گرفتهاند(شکل.(1دلایل این امر عبارتند از:پیش ﺳﺎﺧﺘﻪ بودن بلوکها ,

آسـانی نصـب بلوکهـا, آسانی اتصال المانهای تسلیح به بلوکها, سازگار بودن با هرگونه تغییرات و نامنظمی در طول و ارتفاع دیوار و از همه مهمـتر زیـبا بودن و عملکرد بسیار خوب این نوع دیوارها . در رشد این سیستم علاوه بر مهندسان مشاور ژئوتکنیک, معمارهای ساختمان,

توسـعه دهـندگان فضای سبز و پارکها , کارفرماهای خصوصی و شرکتهای تجاری نیز نقش به سزایی داشته ا ند. این نوع دیوارها با انواع مخـتلف دیوارهـا از نظـر فنـی و اقتصـادی رقابـت مـیکنند. در حال حاضر از این نوع دیوارها , دیوارهایی با ارتفاع 12 متر و با لاتر وجود دارند.بزرگترین نوع این دیوار در تایوان در حدود 38 متر میباشد.

شکل :1نمونهای از دیوار حائل خاک مسلح قطعهای

در ایـن مقاله ابتدا برای دانستن رفتار سازههای دیوار خاک مسلح به تئوری خاک مسلح و سپس به شکلها و مکانیسم های گسیختگی دیوارهـای SRW اشـاره شـده و بـه دنـبال آن شیوها و روشهای مختلفی که از طرف محققین مختلف برای طراحی این سازه ها ارائه شده آورده میشوند. سپس به نکاتی که باید در طراحی دیوار حائل خاک مسلح به آن دقت نمود اشاره می شود .در نهایت به مقایسههای فنی و اقتصـادی کـه از طـرف محققـان صـورت گرفته اشاره میشده و به دنبال آن مقایسه های فنی که توسط نگارنده بین روشهای مختلف انجام گرفته ارائه شده وبا انتخاب بهینه ترین روش از میان روشهای بررسی شده بین دیوارحائل خاک مسلح قطعه ای (SRW) و دیوار حائل بتنی مسلح مقایسه ای اقتصادی صورت می گیرد.

تئوری خاک مسلح

در این قسمت مدل ساده ای که بیانگر اساس تکنیک خاک مسلح می باشد ارائه می گردد :(Jewell 1980)

فـرض مـی شـود کـه المانی از توده خاک نامحدود بر اثر تنش قائم σν دچار تغییر شکل شده و به تبع آن تنش افقی σ h بوجود آمـده باشـد داشـته باشـیم( شکل -2 الف) . در این حالت تعییر شکل کششی ε h که یکی از عوامل اصلی گسیختگی موضعی خاک می باشد بوجود میآید. موقعی که یک المان تسلیح در داخل خاک گذاشته می شود بر اثر کشیده شدن المان تسلیح و بنا به مقاومت کششی آن تـنش افقـی σ h ∗ تولـید مـیشود(شکل- 2 ب). این تنش باعث منحصر شدن دانههای خاک شده و در نتیجه به مقاومت افقی خاک افزوده و از تغییر شکلهای افقی میکاهد.

شکل :2تنش و کرنش در المان خاک مسلح و غیر مسلح

بـنابر ایـن بـا به کار بردن ژئوگرید در داخل توده خاک تنش و کرنش اعمالی به خاک کم می شود یا به عبارت دیگر میزان تنش قائم σ v اعمالی به توده خاک در تغییر شکلهای مساوی در مقایسه با خاک غیر مسلح افزایش می یابد.

با توجه به مقاومت تنش برشی در المان خاک دانه ای طبق شکل (3) داریم :.

که در آن : φmax زاویه ماکزیوم مقاومت برشی خاک و max :(τ yx ) ماکزیوم تنش برشی کلی تامین شده توسط خاک میباشد.موقعی که المان خاک مسلح با زاویه برشی θگسیخته می شود(شکل (4 مقاومت تنش برشی بر اثر مقاومت برشی بسیج شده در داخل المان تسلیح بصورت زیر اصلاح و بهبود می یابد :

مقاومت برشی ناشی از مولفه مماسی +T مقاومت برشی ناشی از مولفه قائم+ T مقاومت برشی خاک تنها = مجموع مقاومت برشی

شکل :3تنش برشی در المان خاک غیر مسلح

شکل :4تنش برشی در المان خاک مسلح

که در آن : AS سطح المان خاک و : (τ yxr ) max ماکزیموم تنش برش کلی خاک مسلح می باشند.

شکلهای گسیختگی

بـرای طراحی دیوار حائل خاک مسلح لازم است که از چگونگی رفتار و شکلهای گسیختگی این نوع سازهها , آگاهی داشت. به همین مـنظور دراین قسمت شکلها و مکانیسمهای گسیختگی محتمل دیوارهای حائل خاک مسلح قطعهای (SRW) که امروزه استفاده از این نوع دیوارهـا خیلـی متداول شده است، آورده میشود.درشکل 5 شکلهای گسیختگی محتمل سازه های دیوار حائل قطعه ای((SRW نشان داده شـده است(.(Bathurst,1997 ردیف اول شکل بیانگر مکانیسمهای گسیختگی خارجی شامل لغزش روی پایه، واژگونی و ظرفیت باربری پی میباشـد. در بررسـی آنهـا توده خاک مسلح همراه با المانهای تسلیح ژئوسنتتیک و بلوکهای نما بصورت جسم صلب فرض شده و پایداری آنهـا کنترل می شود. لازم به ذکر است در این شکل حالتهای ناپایداری خارجی که در آن صفحات گسیختگی از داخل یا پشت توده خاک مسـلح عبورمیکنـند نشان داده نشده اند، البته با استفاده از روشهای معمول بررسی پایداری شیبها که در آنها اثر نیروهای داخل لایه های افقـی المانهای تسلیح را در پایداری لحاظ میکنند مکانیسمهای اخیر را کنترل کرد. ردیف دوم بیانگر مکانیسمهای گسیختگی داخلی توده خـاک مسلح شامل لغزش مسلح کننده ها در خاک (Pull out)، شکسته شدن مسلح کننده ها و لغزش داخلی میباشدکهمعمولاً از بررسی و کنترل این نوع گسیختگیها بویژه لغزش وشکسته شدن المانهای تسلیح نوع و تعدادلایه های تسلیح و همچنین با در نظرگرفتن مکانیسم هـای گسـیختگی خارجـی طـول لایـه های تسلیح مشخص میشود. ردیف سوم شکل((5 مربوط به مکانیسم های گسیختگی نمای بلوکی دیوارهـا شـامل گسـیختگی اتصـال المانهـای تسـلیح ژئوسنتتیک از بلوکهای بتنی، گسیختگی برشی ستون نما و ریزش بلوکهای بتنی در قسـمت بـالای دیـوار میباشـد. درطراحی سازه های دیوارحائل خاک مسلح قطعه ای (SRW) لازم است که مکانیسمهای گسیختگی نمای بلوکـی دیوارهـا و گسـیختگی لغـزش داخلی (شکل5-f )بادقت بیشتری کنترل شود چرا که لایه های تسلیح واقع در بین بلوکهای بتنی از طریق اصطکاک به بلوکها اتصال پیدا میکنند و این اصطکاک باید به اندازه کافی بسیج شود. ممکن است ظرفیت اتصال بلوکها به المانهای تسـلیح ژئوسـنتتیک در مـیزان فاصله و انتخاب نوع المان تسلیح پلیمری اثر بگذارد. همچنین بطور مشابه برای جلوگیری ازمکانیسم های لغـزش داخلی که منجر به لغزش توده ای از ارتفاع دیوار به جلو و یا به حرکت موضعی قسمتی از نما میشود ممکن است به ظرفیت برشی مناسبی بین بلوکها نیاز باشد.

شکل :5شکلهای گسیختگی دیوارهای خاک مسلح قطعهای

روشهای طراحی

زمانـی کـه تکنـیکهای اسـتفاده از خاک مسلح مطرح شد فقط سه یا چهار روش مثل استاندارد اولیه رانکین (Vidal (1966)) ،و

Jewell (1970) بـرای طراحـی چنیـن سـازه ای ارائه شد . اما با گذشت زمان و پیشرفت استفاده از این سیستم در حال حاضر اکثر کشورها

برای طراحی دیوارهای حائل خاک مسلح روشمدونیکه بادیگرروشهای بهکارگرفته شده درجای دیگراختلاف جزئی دارنداتخاذ شده است.

امـا باایـنحـال روش اسـتاندارد اصلاح شده(Coherent Gravity Wall Hypothesis(Vidal 1978 و روش اصلاح شده Jewell

(1990) امـروزه هـم قـابل اسـتفاده اسـت(. ( Penman & Austin , 1998 در ایـن قسمت تحقیقاتی که در مورد طراحی دیوارهای حائل

خـاک مسـلح و شـیبهای تـند خاک مسلح (که نتایج آن برای طراحی دیوارهای خاک مسلح نیز دارای کاربرد است) آورده می شود. به همین

منظورابتدا روشهای طراحی دیوارهای حائل خاک مسلح که در کشورهای اروپایی و آمریکایی متداول می باشد بصورت خلاصه توضیح داده می شوند:
روشهای طراحی دیوارهای حائل قائم خاک مسلح

روش گوه Tie -back

این روش یکی از قدیمی ترین روشهای طراحی می باشد و هنوز هم کاربرد دارد و اکثر روشهای طراحی تعادل حدی برای سازه های دیـوار خـاک مسـلح براسـاس ایـن روش ارائه می گردند. در این روش پایداری خارجی سازه با فرض اینکه توده خاک مسلح صلب میباشد بررســی مــی شــود. عــرض تــودۀ خــاک مســلح براســاس کنــترل پــایداری خارجــی شــامل ظرفیــت باربــری پــی ، واژگونــی و لغــزش دیـوارF.Sslidin g  2 تعییـن میشود. پایداری داخلی دیوار در این روش براساس دو نوع مکانیسم گسیختگی المانهای تسلیح و pull-

out آنها بررسی می شود.(.(Penman & Austin , 1998

روش طراحی Deutches Institut Fur Bautechnik

این روش براساس استاندارد DIN آلمان ارائه شده وجزو روشهای تعادل حدی می باشد و در اکثر کشورهای اروپایی و کشورهای در حـال توسـعه بـه کار می رود . اگر چه این روش در بررسی پایداری خارجی براساس روش گوۀ Tie- back عمل مینماید ولی تفاوتهایی از قبـیل کـاهش ضـریب اطمیـنا ن لغزش از 2 به 1,5 دارد. در بررسی پایداری داخلی به جای گوۀ تک قطعه ای از گوۀ دو قطعه ای استفاده مـیشود.همچنین در مورد سازه های با نمای انعطاف پذیر کنترل دیگری نیز لازم است و آن اینکه در هر لایه از تسلیح مقاومت طراحی یا مقاومت مهاری از فشار محرک موجود در نما نباید کمتر باشد .(Penman & Austin , 1998)

روش BS8006

روشـی که در استاندارد 3 BS8006 برای طراحی سازه های خاک مسلح از جمله دیوارخاک ﻣﺴﻠﺢ ارائه شده بر پایه اصول روش حالت حـدی نهایی و بهره برداری می باشد که در آن ضرایب جزئی مختلفی بر نیروهای متنوع وارده بر سازه، خصوصیات خاک و مصالح تسلیح اعمـال مـی شـود. در ایـن روش طراحـی بـر پایـه حالـت حـدی نهایـی صـورت گرفـته وبرای حالت حدی بهره برداری کنترل می شود

.(BS8006 ,1995)

روش AASHTO/FHWA

در سـال1991 اسـتاندارد 4AASHTOروشـی را بـرای طراحی دیوار نوع MSE ارائه نمود کهبعداً به منظور در نظر گرفتن توصیههای

(Christopher 1990)5FHWA و (Elias & christopher1997) یکـبار در سـال 1994 و یکبار در سال 1997 باز بینی شد (Berg RR. et

.al. 1998)

روش طراحی استاندارد AASHTOدر ابتدای پیدایش خود (1992) روش آنالیزگوهTie Back را جهت آنالیز و طراحی دیوارهای خاک مسـلح کـه نمای آنها از بلوکهای بتنی پیش ساخته مدولار (SRW) بودند به کار می برد و نیروی کششی بسیج شده در المانهای تسلیح بر اسـاس تـنش ها و سر بارهای قائم و ضریب فشار جانبی رانکین محاسبه می شد. همچنین مقاومت مصالح تسلیح بر اساس حالت حدی و حالـت بهـره برداری تعیین می شود و به دنبال ارائه نتایج تحقیق (Christopher,1990) FHWA از آنها در بهبود روش طراحی استفاده شد
.(AASHTO 1994) در این تحقیق که نیروی جانبی بر اساس روش سختی تعیین می شد برای المانهای تسلیح ژئوتکستایل ضریب فشاری جانبـی رانکیـن و برای المانهای تسلیح ژئوگریدی در بالای دیوار :Ka) 1,5Ka ضریب فعال رانکین خاک) که با افزایش عمق دیوار تا 6 متر ایـن مقدار به 1Ka کاهش یافته و از آن عمق به بعد ثابت می ماند توصیه می شود. همچنین در این تحقیق در صورت عدم وجود اطلاعات آزمایشی کافی امکان تعیین مقاومت مصالح ژئوسنتتیک وجود دارد(.(Berg RR. et al. 1998 در ادامه تحقیقات FHWA از ترکیب شکلی روشـهای سـختی، گوه Tie-back روش استانداردی برای آنالیز و طراحی دیوارهای خاک مسلح قطعه ای (SRW) بوجود آمد که استاندارد

AASHTO نیز آنها را در زمینه پلها به کار می برد(.(Elias & Christopher 1997 در این روش فشار جانبی افقی رانکین در کل ارتفاع دیوار
جهـت محاسـبه نیروهای مصالح تسلیح به کار می رود و اثرات واژگونی در فشار قائم آورده نشده است ولی حداقل طول المانهای تسلیح را

0,7H توصـیه مـی کـند.در بررسـی پـایداری خارجی همانند دیگر روشها کنترلهای لازمه را انجام میدهد. انتخاب ویژگیهای مصالح بر پایه خصوصـیات پلـیمری مصـالح ژئوسنتتیک می باشد در آنالیز کلی دیوارها بلوکهای نمای SRW بررسی نمیشوند همچنین اگر چه در این روش بـرای طراحـی اتصـال المانهـای ژئوسـنتتیک بـا عناصـر نمای SRW دستورالمل خاصی ارائه نشده است ولی معمولاً بر اساس تنش ماکزیوم بسیج شده طراحی میشوند(.(AASHTO TF27 1990 عمر طراحی برای سازهای دائمی 7 5تا 100 سال می باشد(.(Simac 1997

روش NCMA

در سـال 1993 انجمـن ملـی مصـالح بتنـی 6 NCMAراهـنمای طراحـی دیوارهـای حـائل خاک مسلح قطعه ای((SRW را ارائه نمود

.(Bathurst & Simac, 1994) ایـن روش در سـال 1997 به منظور بهینه سازی در مقاومت انتخابی برای مصالح ژئوسنتتیک مورد بازبینی قرار گرفت(.(Berg RR.,et al. 1998 شکل کلی بارگذاری و پارامتر های مختلف که در طراحی دخیل هستند در شکل6 آورده شده است. در ایـن روش از تـئوری کولمـب اسـتفاده شـده و اصطکاک داخلی بین خاک و نمای دیواردرمحاسبات درنظرگرفته می شود. این روش برای طراحـی بلوکهای مدولار نما روشهای تحلیلی ارائه کرده است .(Bathurst & Simac 1997)درقسمت مقایسه روشهـابه برتریهـای این روش اشـاره می شـود. عمر طراحی 75 تا 100 سال در نظر گرفته می شود.

شکل :6 نیروهای وارده بر دیوار حائل خاک مسلح در روشNCMA

روش (1994) CTI

انسـتیتوی حمل و نقل کولورادو((7 CTIبا استفاده از معادلات تعادل حدی و با در نظر ﮔﺮﻓﺘﻦ جابجایی ناشی از تنش های سرویس در کرنش محدود طراحی که برای مصالحتسلیح انتخاب می شود اقدام به ارائه روش برای طراحی دیوارهایحائلنموده است. ماکزیوم جابجاییافقـی دیـوار در حالـت سـرویس بـر پایـه معادله نیمه تجربی مرتبط با کرنش محدود طراحی در ژئوتکستایل پیچانده شده در نمای دیوار محاسـبه شـده است( .(Wu 1994 روش CTI توسعه یافته روش طراحی USFS است. که از تئوری رانکین خاک استفاده می کند. المانهای تسلیح ژئوسنتتیک بر پایه مقاومت نهایی آن ویا مقاومت کششی کرنش محدود طراحی آن که به آن ضریب اطمینان خزش نیز اعمال شده باشد انتخاب می شود. این روش به مفهوم پایایی المانهای تسلیح اشاره خاص نکرده است. عناصر نما در طراحی سازه که به سختی نما می افزاید مد نظر قرار نگرفته است(. (Simac, 1997

روش (1994) USFS

اداره مهندسـی سرویس جنگلبانی و کشاورزی آمریکا 8 (USFS) برای طراحی دیوار حائل خاک مسلح راهنمای طراحی ارائه کرد. این روش براسـاس تـئوری فشـار خاک رانکین و تعادل حدی می باشد و بلوک SRW در طراحی سازه در نظر گرفته نشده است ولی در عوض آنالـیزهای اضـافی برای در نظرگرفتن بلوکهای بتنی SRW و اتصال آن به مصالح ژئوسنتتیک توصیه شده است . مقاومت طراحی المانهای تسلیح براساس کاهش مقاومت کششی نهایی و برحسب نوع پلیمر المان تسلیح تعیین می شود(.(Simac , 1997

روشهای طراحی شیب های تند خاک مسلح

روشـهایی کـه برای طراحی شیبهای تند خاک مسلح از طرف محققین مختلف ارائه شده و برای طراحی دیوارهای قائم و یا نزدیک به قـائم نـیز قـابل استفاده هستندعبارتند از روش اشمرتمن , (Schmertman, 1987) روش لشچینسکی ( (Leshchinsky, 1989 روش روگر
,(Rugger,1989) روش جـول , (Jewell,1991) روش میکالوسـکی ,(Michaloski,1997) خلاصـه ای از ویژگـیهای ایـن روشـها شامل مدل محاسباتی نحوۀ اعمال ضریب اطمینان و آرایش طول المانهای تسلیح و .... در جدول 1 آورده شده است (محرمی .(1379

جدول :1ویژگیهای روشهای طراحی شیبهای تند خاک مسلح

ملاحضات ویژه در طراحی دیوار خاک مسلح قطعه ای (SRW)

نکاتـی کـه در مـورد طراحـی دیوارهای حائل خاک مسلح قطعه ای (SRW) نیاز به توجه خاص و ویژه دارند عبارتند از : -1 مقاومت اتصال المانهای تسلیح به بلوکهای بتنی نما، -2 اعمال نیروی زلزله در مناطق زلزله خیز، -3 تعبیه سیستم زهکشی مناسب.
مقاومت اتصال المانهای تسلیح به بلوکهای بتنی نما

همـانطور کـه در بحـث شـکلهای گسـیختگی دیوارهـای خـاک مسـلح قطعـه ای (SRW) عنوان شد در طراحی این نوع سازه ها باید مکانیسـمهـای گسـیختگی شکسـت اتصـال المانهـای تسلیح از بلوکهای بتنی نما ، گسیختگی برشی ستون نما و ریزش بلوکهای بتنی در قسـمت اتصـال بـالای دیـوار (ردیـف سوم شکل ( 5 با دقت بیشتری کنترل گردند. در حال حاضر آزمایش استاندارد شده ای برای کنترل اتصـال بلوکهـای نمـا ( اتصـال مکانیکـی یـا اتصـال اصـطکاکی ) جهـت تعیین ظرفیت مقاومت برشی وجود ندارد. . با این حال تحقیقات آزمایشـگاهی مـتعددی در شـرایط مخـتلف در ایـن مـورد صـورت گرفـته اسـت کـه از جمله می توان به کارهای Kliethermes(1991) و Bathurth(1994) اشـاره کرد. به هر حال اگر از بلوکهای بتونی مدولار در موقعیت مناسب وبا اشراف به مساله استفاده شود تنش نرمال و به دنبال آن نیروی اصطکاکی مشخصی بین آنها بسیج می شود.

بـاید توجه داشت که حداقل 50 نوع بلوک مدولار در جهان وجود دارد و حتی بعضی از آنها برای بعضی ژئوگریدهای خاص میباشد.

بنابرایـن در آزمایشـها بـاید از مصـالحی که در ساخت دیوار واقعی به کار می روند، استفاده شود و آزمایشهایی که برای یک بلوک خاصی انجام میگیرد باید به خوبی نوع گسیختگی دیوار و همچنین میزان مقاومت نهایی Pull out سیستم دیوار حائل را نشان دهد.

اعمال نیروی زلزله در مناطق زلزله خیز

بـاید توجـه داشـت که در مناطق زلزله خیز نیروی زلزله باعث افزایش نیروهای طراحی سازه های دیوار خاک مسلح میشود. در این مورد تحقیقات مختلفی صورت گرفتهاست که در این قسمت خلاصهای از نتایج یکی از این تحقیقات آورده می شود(.(Bathurst et al.1997
بررسـی نـتایج تحقـیق 9 RMC در مـورد تحلـیل و طراحی و عملکرد دیوارهای حائل خاک مسلح قطعه ای در برابر زلزله و همچنین بررسـی دسـتورالعملهای متداول آمریکای شمالی در مورد طراحی و تحلیل دیوارهای خاک مسلح با ژئوسنتتیک منجر به مشاهدات مهم و نتیجهگیریهای زیر شده است :

.1 دیوارهـای حـائل قطعـه ای((SRW بدلـیل ایـنکه دارای قسـمتهـای مجزایـی مـی باشـند مکانیزمهای گسیختگی آنها با مکانـیزمهای گسـیختگی مشـاهده شـده در سـازه هـای دیوارهـای حائل وزنی یا سیستم های خاکی مسلح شده با مصالح ژئوسـنتتیک ولـی با نمای صلب و ممتد متفاوت است . سازه SRW در برابر مکانیزمهای گسیختگی اشاره شده در شکل5

باید با یک سری ضریب اطمینانهای قابل قبول در هر دوحالت استاتیکی و زلزله ای مقاوم باشد .

2. روشهای مرسوم تحلیل گوه کولمب برای در نظر گرفتن نیروهای ناپایدار کننده ناشی از پدیده زلزله برای دیوار حائل SRW قـابل توسعه می باشند اساس این روشها تئوری فشار Mononbe-Okabe (M-O) می باشد که در بین مهندسان ژئوتکنیک بدلیل کاربرد سالیان سال آن در تحلیل و طراحی دیوارهای حائل وزنی سنتی شناخته شده می باشد.

3. ویژگـیهای اتصـال ژئوسـنتتیک بـا بلوک و خصوصیات مقاومت برشی ناشی از اندرکش آنها درتحلیل و طراحی خیلی مهم هسـتند. همانطوریکـه در بخـش 5-1 بـیان شد ویژگیهای فوق الذکر در بین سیستمهای نماسازی موجود دربازارها در رنج گسترده ای فرق میکند . بنابراین برای هر نوع سیستم مورد استفاده در یک پروژه خاص جهت تعیین ویژگیهای اشاره شده نـیاز بـه آزمایشـهای بـا مقـیاس بزرگ می باشد.نوع ژئوسنتتیک در میزان انتقال مقاومت برشی اصطکاکی ودر هرتحلیل و طراحی و عملکردSRW پارامتر خیلی مهمی می باشد . در حال حاضر در بازار تعدادی سیستمهای بلوک مدولار وجود دارد کـه دارای مشخصـات انـتقال تـنش برشی مناسبی هستند و از نظر پایداری موضعی در سیستم نما تحت شرایط بارگذاری استاتیکی و دینامیکی مشکلی ندارند.

4. تحـت نـیروی زلزـله قسـمت بالای دیوار SRW که مسلح هم نشده است بحرانی ترین قسمت برای ریزش بلوکهای نما می باشـد . بنابرایـن در طراحـی ایـن دیوارهـا شـاید نـیاز بـه افـزایش تعداد لایه های تسلیح درقسمت بالایی دیوار به منظور ایجادضریب اطمینان مناسب در برابر گسیختگی برشی ستون نما یاریزش بلوکهای این ستون باشد .

5. در نزدیکـیهای تـاج دیوار بدلیل وجود زلزله طول مهاری بیشتری نسبت به حالت بارگذاری استاتیکی برای المانهای تسلیح محاسبه میشود.
6. از سـوی مراکز تحقیقاتی آمریکا و ژاپن برای طراحی زلزله ای دیوارها و شیب ها روشهایی ارائه شده است که از نظر تعیین تعـداد یا مقاومت المان تسلیح ، موقعیت و طول لایه های تسلیح باهم فرق دارند . بهتر است که آنالیز مقایسه ای به منظور تعیین میزان محافظه کاری ( یا عدم محافظه کاری ) آنها انجام شود.

7. دسـتوالعملهای مـتداول FHWA/AASHTO بـرای دیوارهـای خـاک مسـلح در شرایط بارگذاری استانیکی توام با زلزله به مکانیزمهای گسیختکی محتمل اشاره ای نکرده اند.

نحـوه توزیـع نیروی اضافی ناشی از زلزله در روش های AASHTO/ FHWA نسبت به روشهای شبه استاتیکی در المانهای تسلیح غیر محافظه کارانه می باشد.

تعبیه سیستم زهکش مناسب

طـبق بررسـیهائیکه در مـورد دلایـل گسـیختگی و خرابی 26 دیوار خاک مسلح در آمریکا صورت گرفته است در 17 مورد عدم تعبیه سیسـتم زهکشـی مناسـب دلـیل خرابـی دیوار گزارش شده است(.(Koerner & Soong ,2001 با توجه به اینکه طراحی دیوار حائل خاک مسـلح در شـرایط زهکشـی شـده و خشـک انجام می شود معلوم می شود که عدم سیستم زهکشی مناسب باعث افزایش نیروی جانبی و بدنبال آن افزایش تغییر شکلها و در نهایت خرابی و گسیختگی دیوار خاک مسلح می شود. بنابراین نیاز به یک سیستم زهکشی مناسب به قسمتهای مختلف دیوار خاک مسلح ضروری می باشد.

با توجه به اهمیت این موضوع راهکارها و دستورالعملهای سودمندی از طرف موسسه ها و محققین مختلف برای انتخاب نوع خاکی که از آن در سـاخت دیـوار اسـتفاده مـی شـود ارائـه شـدهاست(. (Koerner & Soong ,2001 البته این توصیه ها علاوه بر قسمتهای زهکشی میباشد.

در شکل 8 توصیههاییکه از طرف سه مرجع مختلف برای منحنی دانه بندی خاک قسمت خاک مسلح شده است آورده شده است.رنج دانـهبـندی خـاک در توصـیه NCMA وسیع و گسترده میباشد طوریکه اجازه بودن 35 درصد ریزدانه در خاک را می دهد. ولی FHWA

درصد فوق را به 15 محدود مینماید. و این در حالی است که Koernerدر صد ریزدانه در خاک را صفر توصیه میکند.

شکل :7منحنی دانه بندی توصیه شده از طرف مراجع مختلف خاک قسمت توده خاک مسلح

مقایسه روشهای مختلف طراحی

در مـورد محافظـه کاری یا عدم محافظه کاری روشهای طراحی و همچنین بررسی نزدیکی نتایج این روشها با مطالعات آزمایشگاهی و محلی تحقیقات مختلفی صورت گرفته است.که در این قسمت به چند سری از این بررسی ها اشاره می شود.