بخشی از مقاله
یکی از آزمایشات مهم و مورد نیاز برای بررسی رفتار خاک در اثر بارهای وارد بر آن آزمایش بارگذاری صفحه - Plate - load test بوده که امروزه به طور گسترده توسط مهندسین خاک مورد استفاده قرار می گیرد. آزمایش بارگذاری صفحه روشی صحرایی برای تعیین ظرفیت باربری خاک، ارزیابی میزان تراکم پذیری و محاسبه مدول عکس العمل بستر در برابر بارهای وارده است. برای بدست آوردن این پارامترهای مکانیک خاک آزمایشات و روابط بسیاری اعم از روابط تئوری و راه های آزمایشگاهی وجود دارد، ولی همواره یکی ازمؤثرترین راه های بدست آوردن پارامتر مقاومتی خاک استفاده از آزمایش بارگذاری صفحه می باشد. اکثر تئوری های کلاسیک به تعیین ظرفیت باربری پی های سطحی با فرض همگن و تک لایه بودن خاک می پردازند ، درصورتی که در اکثر پروژه ها با خاکهای چند لایه مواجه می شویم.در این پایان نامه به بررسی عددی آزمایش بارگذاری صفحه با نرم افزار آباکوس در خاک های دولایه - شنی و ماسه ای - با ضخامت های مختلف لایه های شنی و ماسه ای در حالت بارگذاری محوری در خاکهای مسلح شده با ژئوگرید ،پرداخته شده است و تاثیر قرار گیری لایه های ژئوگرید بر روی ظرفیت باربری خاکهای دو لایه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد استفاده از سه لایه مسلح کننده بطوری که در فاصله 0,3 برابری عرض فونداسیون قرار داشته باشند ، مناسب ترین حالت برای فاصله و تعداد مسلح کننده ها می باشد.
در روابط کلاسیک که بمنظور تعیین ظرفیت باربری پی های سطحی وجود دارند. مفروضاتی از قبیل همگن در نظر گرفتن محیط خاک وجود دارند، و این در حالی است که این شرایط برای خاک در اکثر پروژه های عملی وجود ندارد. خاکها در طبیعت بیشتر به صورت لایه بندی شده وجود دارند و پارامترهای مقاومت برشی در این خاکها نسبت به خاکهای همگن متفاوت می باشد ولی باولز - 1988 - اشاره میکند که اگر ضخامت لایه فوقانی به اندازه کافی بزرگ باشد می توان خاک را همگن فرض کرد و از روابط کلاسیک معمولی استفاده کرد، این در حالی می باشد که اگر ضخامت لایه فوقانی کم باشد فرض همگن در نظر گرفتن خاک صحیح نمی باشد ، زیرا هر لایه مقاومت برشی متفاوتی دارد و بر روی ظرفیت باربری نهایی تاثیر می گذارد . میرهوف - 1974 - اشاره میکند که بطور کلی در خاکهای لایه بندی شده دو حالت عمده وجود دارد. در حالت اول ضخامت لایه فوقانی نسبت به عرض پی بزرگتر می باشد و ظرفیت باربری بر مبنای پارامترهای مقاومت برشی لایه فوقانی محاسبه می شود ، ولی در صورتی که ضخامت لایه فوقانی کم باشد روشهای کلاسیک معیار مناسبی برای تخمین ظرفیت باربری نمی باشد.
روشهای مختلفی برای تخمین ظرفیت باربری در خاکهای چند لایه وجود دارد . از جمله تحقیقات انجام گرفته در این زمینه می توان به روش میانگین گیری از پارامترهای مقاومتی خاک - باولز - - 1988 ، روش تعادل حدی - بوتون - 1998 - ،مایرهوف - - 1974 و ردی - - 2001 - ، روشهای نیمه تجربی بر مبنای مطالعات آزمایشگاهی - برون و مایرهوف - 1988 - ، مایرهوف و هانا - - - 1978 ، روشهای عددی - گریفتین - - 2003 - و روشهای آنالیز دقیق - چن و دیویدسون - - 2003،مریفلند - - - 1999 اشاره کرد. تخمین ظرفیت باربری برای پی سطحی در خاکهای چند لایه بستگی به نسبت ضخامت لایه فوقانی - H - به عرض فونداسیون - B - دراد . بنابراین علاوه بر پارامترهای مقاومت برشی لایه های خاک ، پارامتر H/B نیز در میزان ظرفیت باربری خاکهای چند لایه اهمیت دارد. حمید علی الهی - - 1389 به بررسی رفتار پیهای نواری واقع بر شیبهای ماسهای به روش عددی در حالت مسلح شده با ژئوتکستایل پرداختهشده است. تمرکز مطالعات پارامتریک انجام شده بر روی گستره وسیعی از متغیرهای مساله، شامل طول لایههای ژئوتکستایلها، فواصل بین ژئوتکستایلها، فاصله اولین لایه ژئوتکستایل از زیر پی، فاصله پی از لبه شیب و تاثیر زاویه چرخش لایههای ژئوتکستایل نسبت به پی، بوده است و نتایج وی نسان می دهد استفاده از سه لایه مسلح کننده که در فاصله ای در حدود 0,3 تا 0,4 برابری عرض فونداسیون قرار دارند نتایج بهینه را می دهد.
در این پژوهش به بررسی رفتار خاکهای لایه ای در حالت مسلح شده و نشده در آزمایش بار گذاری صفحه می پردازیم. ابعاد صفحه ای که مورد استفاده قرار می گیرد 30*30 سانتی متر مربع می باشند. روند تحقیق در این پژوهش به اینگونه می باشد که به منظور بررسی اثر خاکهای لایه ای بر نتایج آزمایش بارگذاری صفحه به ترکیبات مختلفی از خاکهای لایه ای پرداخته شده است بداین ترتیب که به ترتیب یک لایه خاک شنی و در زیر آن خاک ماسه ای قرار گرفته است. میزان ضخامت لایه شن که در بالا قرار گرفته ، ضریبی از عرض فونداسیون می باشد. چهار حالت برای ضخامت لایه شنی در نظر گرفته شده است : 0,5 ، 1، 1,5 و 2 برابر عرض صفحات میزان ضخامت لایه شنی می باشد. لازم بذکر می باشد فاصله لایه های مسلح کننده از دیگر معادل 0,3 برابر عرض پی در نظر گرفته می شود.
مدلسازی عددی
مدل مورد مطالعه دارای ابعادی به طول و عرض 2 متر و ارتفاعی برابر 1,5 متر می باشد. شکل 1 هندسه مدل و شبکه مش بندی شده در نرم افزار آباکوس را نشان می دهد. ضخامت لایه شنی فوقانی در چهار حالت مختلف که عبارت است از 0/5 ،1 ،2/5،1 برابر عرض صفحه بارگذاری ، مورد بررسی قرار گرفته است. صفحه بارگذاری مربعی به طول 30 سانتی متر می باشد . در جدول 1 نیز مشخصات خاک و در جدول 2 مشخصات ژئوگرید که به عنوان مسلح کننده بکار رفته ، نشان داده شده است.لازم بذکر می باشد صفحات مسلح کننده دارای طول و عرضی معادل 1 متر می باشند. در این تحقیق به منظور مطالعه رفتار غیر خطی خاک از مدل رفتاری دراگر- پراگر استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی و مقایسه اثر تعداد لایه های مختلف برای هر کدام از حالات خاک چند لایه در اشکال 2 تا 5 نشان داده شده است.
