بخشی از مقاله
چکیده :
بهمنظور بررسی پایداري لرزه اي ابنیه مختلف خاکی همانند سدها،خاکریزها و همچنین تحلیل پاسخ لرزه اي رسوبات آبرفتی حاوي لایه هاي مخلوط شن و ماسه اي در مسایل ریز پهنه بندي لرزه اي ،نیاز به مطالعه رفتار دینامیکی خاك هاي مخوط شن و ماسه میباشد.
علیرغم فراهم بودن اطلاعات مناسب از خواص دینامیکی خاكهاي ماسهاي در متون فنی،تنها اطلاعات محدودي از رفتار دینامیکی خاكهاي شنی وجود دارد که دلیل آن مشکلات انجام آزمایش روي نمونههاي بزرگ شنی همانند هزینه مضاعف و مشکلات تهیه نمونههاي دست نخورده با کیفیت بالا و مشکلات تهیه دقت وسایل اندازه گیري دستگاهها میباشد.
از طرف دیگر بیشتر خاكهاي موجود در طبیعت به صورت مخلوط هستند که لزوم به مطالعه در مورد خاك هاي مخلوط را آشکار میسازد.
هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر اضافه شدن درشت دانه شنی بر رفتار دینامیکی ماسه ها در کرنشهاي کوچک و متوسط میباشد که بهصورت تاثیر بر منحنی هاي ظاهر میشود.
در این مقاله با استفاده از دستگاه سه محوري تناوبی ،المان خمشی و جابجایی سنج غیر تماسی به مطالعه رفتار دینامیکی خاكهاي مخوط شن و ماسه پرداختهایم. نمونههاي آزمایش بهصورت مخلوط ماسه و شن با استفاده از یک ماسه میزبان - ماسه فیروزکوه - با درصدهاي مختلف شن ساخته شدهاند،بهمنظور اندازهگیري - G0مدول برشی کرنش کوچک خاك - و Vs - سرعت موج برشی - از المان خمشی استفاده شده است
در ادامه براي یافتن بقیه نقاط نمودار ,از جابجایی سنج غیرتماسی استفاده میکنیم ،با استفاده از نتایج آزمایش منحنی چرخه اي تنش برش کرنشی ترسیم میشود و با بهره گیري از آن تغییرات با کرنش برشی بهدست میآید.همانند فرآیند بالا بر روي نمونه هاي دیگر با تغییر در تنش همهجانبه ،درصد تراکم و دانهبندي مصالح شنی تکرار شدهاست.
.1 مقدمه
افزایش تقاضا براي کنترل و تایید پایداري لرزه اي سازه هاي خاکی چون سدها،خاکریزها و تحلیل پاسخ لرزه اي نیروگاه هاي هسته اي ،و تهیه طیف پاسخ آبرفت هاي داراي لایه هاي مخلوط شن و ماسه اي براي مسایل ریز پهنه بندي شهرها،نیاز به مطالعه رفتار دینامیکی خاك هاي مخوط شن و ماسه را نشان می دهد.علی رغم انجام آزمایش هاي دینامیکی فراوان روي خاك هاي ماسه اي و فراهم بودن اطلاعات مناسب از خواص دینامیکی آن ها ،تنها اطلاعات محدودي روي خاك هاي شنی وجود دارد که دلیل آن مشکلات و هزینه انجام آزمایش روي نمونه هاي بزرگ شنی و هزینه مضاعف و مشکلات تهیه نمونه هاي دست نخورده با کیفیت بالا و مشکلات تهیه دقت وسایل اندازه گیري دستگاه ها می باشد.
با توجه به پیشینه تحقیق و مرور مقالات سعی می شود تا عوامل موثر بر پارامترهاي دینامیکی ،روابط و منحنی هاي و ارایه شود.در این راستا اثر وسیله اندازه گیري در تعیین مدول برشی در کرنش هاي بسیار کوچک ،اثر دست خوردگی نمونه ،اثر تاریخچه کرنش روي پارامترهاي مذکور در آزمایش هاي بارگذاري سیکلی پله اي مورد بررسی قرار می گیرد.اثر تنش محدود کننده،جنس مصالح و دانه بندي ،حداکثر اندازه دانه و درصد شن ،شکل دانه ها و دانسیته نسبی از دیگر موضوعات مورد بررسی است.
.2 تعریف ،G وD در یک حلقه هیسترزیس براي یک سیکل
براي انجام تحلیلهاي دینامیکی ساختگاهها از آزمایشهاي خواص دینامیکی خاك استفاده میشود. این آزمایشها خواص خاكهارا براي استفاده در تحلیل پاسخ سایت به تاریخچه زمانی زلزله فراهم میکنند.
در تحلیلهاي دینامیکی فرض برآن است که حرکت داخل آبرفتها در ارثر موجهاي برشی افقی که بهصورت عمودي انتشار مییابند ایجاد میشود.این موجها تنش برشی رفت وبرگشتی بابزرگی و فرکانسهاي متفاوت همانند آنچه در شکل 1 نشان داده شده، ایجاد میکنند.
شکل- -1تاریخچه تنش برشی-زمان، زمان،ثانیهt= تنش برشی τ=KPa
هر سیکل کامل بارگذاري – باربرداري-با فرض تنش برشی اولیه صفر-را می توان با منحنی تنش کرنش داراي شکلی به صورت حلقه هیسترزیس بسته همانند شکل زیر نشان داد.هرحلقه هیسترزیس را می توان با دو پارامتر دینامیکی خاك توصیف کرد:
شکل- 2رابطه تنش کرنش ھیسترزیس
مدول برشی و میرایی
مدول برشی G به صورت مدول سکانتی خطی معادل مطابق با شیب خط ترسیم شده از نقاط انتهایی حلقه هیسترزیس تعریف می شود.با اندازه گیري سطح حلقه - انرژي زایل شده در هنگام سیکل - و سطح زیر منحنی اسکلت - انرژي ذخیره شده در هنگام سیکل - که به صورت خطوط عمودي هاشور خورده است،نسبت میرایی خطی معادل D می توان با بکارگیري رابطه زیر به دست آورد:
گاهی براي اهداف محاسباتی ،مشخصات مدول برشی و نسبت میرایی به صورت خطی معادل در نظر گرفته می شوند،اگرچه واقعا رفتار مصالح غیر خطی است و کاهش مدول و افزایش میرایی با افزایش مقدار کرنش اعمالی مشاهده می شود
