بخشی از مقاله
چکیده
انجام صحیح بسیاری از پروژههای عمرانی در گرو پایدارسازی شیروانیهای ناپایدار است از این رو در این تحقیق به بررسی پایدارسازی شیروانیهای خاکی با استفاده از مصالح ژئوسنتتیک به عنوان روشی جدید در پایدارسازی شیروانیها پرداخته شده است. در این تحقیق به بررسی اثر پارامترهای مختلف مانند نوع تسلیح - تسلیح با ژئوگرید لایهای، باکس ژئوگریدی - طول و فاصلهداری المان تسلیح و شیب شیروانی بر ضریب اطمینان پایداری شیروانی پرداخته شده است. نتایج حاصل حاکی از آن بود که انجام تسلیح شیروانی با استفاده از روش باکس ژئوگریدی موثرتر از روش ژئوگرید لایه ای است. همچنین نتایج تحلیل ها نشان داد که تاثیر طول المان تسلیح بر پایداری شیروانی بیشتر از اثر فاصله داری لایه های تسلیح بود.
-1 کلیات
سطح نمایان زمینی که با افق زاویه دارد شیروانی نامیده میشود. در حالت کلی دو نوع شیروانی، - 1 شیروانی طبیعی - 2 شیروانی مصنوعی وجود دارد. به جرات میتوان گفت از جمله حساسترین و مهمترین مسائل در پروژههای عمرانی مانند محل احداث ساختمانهای بزرگ، سدها، انتخاب مسیر احداث بزرگراهها، راههای اصلی و فرعی کوهستانی، مسیرهای راهآهن، تونلهای عبور و مرور و هرگونه توسعهی معدنی در گرو پایدارسازی شیبها است.
از دیدگاه ایستایی، گسیختگی وقتی رخ میدهد که نیروهای رانش ناشی از مولفهی وزن بر نیروهای مقاوم ناشی از مقاومت برشی زمین در سطح گسیختگی غلبه نماید.
پدیدهی ناپایداری شیروانی چهارمین عامل تلفات انسانی براثر بلایای طبیعی محسوب میشود. علاوه بر این مطالب به علت وجود شرایط و عوامل طبیعی متنوع مانند شرایط زمینشناسی، وضعیت توپوگرافی، موقعیت لایهبندی، وجود آب، لرزهخیز بودن منطقه، شرایط آب و هوایی و همچنین عامل تاثیرگذار مسائل مالی پروژه انتخاب روش مناسب برای پایدارسازی شیروانیها حائز اهمیت ویژهای میباشد.
-2 مقدمه
انواع مختلف خاک به ویژه خاک هایی که فاقد تراکم کافی بوده و یا ترکیب مصالح آن بگونه ای است که پارامترهای مقاومت برشی در آن ضعیف است، در اثر اعمال بارهای نسبتا کم نیز ناپایدار شده و دچار گسیختگی می شود. احداث شیروانی در این تودهها اغلب با شکل ناپایداری مواجه میشود که به علت عدم ایجاد شیب مناسب در بسیاری از موارد دچار گسیختگی و حرکت میشوند. روشهای مختلفی برای پایدارسازی شیروانیهای خاکی ضعیف از جمله؛ اصلاح هندسی شیب، استفاده از سیستم میخگذاری یا نیلینگ1 ، استفاده از سیستم دوخت به پشت نظیر انکراژ2، استفاده از پایل یا میکروپایل3، استفاده از دیوارهای حائل وزنی، استفاده از دیوار خاک مسلح و غیره وجود دارد. که هرکدام دارای مزایا و کاستیهایی هستند.
در این پژوهش به بررسی پایداری شیروانیهای خاکی ضعیف با استفاده از اصلاح هندسی شیب و اجرای دیوار خاک مسلح پرداخته شده است. در پایدارسازی شیروانی با استفاده از دیوار خاک مسلح از دو روش تسلیح با ژئوگرید لایه ای، تسلیح با استفاده از باکس ژئوگرید استفاده شده است. هندسه مدل در حالت تسلیح با ژئوگرید لایه ای در شکل-1 الف و با استفاده از باکس ژئوگریدی در شکل -1ب ارائه شده است.
با توجه به شکل در تسلیح با ژئوگرید لایه ای در رویه دیوار خاک مسلح مصالح خاکی مشاهده می شود در حالی که روش تسلیح با استفاده از باکس ژئوگریدی، رویه دیوار با مصالح ژئوگرید پوشانیده می شود. در تسلیح به روش باکس ژئوگریدی، مراحل انجام تسلیح مانند ژئوگرید لایه ای است با این تفاوت که هنگام قراردادن لایه ژئوگرید بر لایه nام خاکریزی، در ناحیه رویه دیوار مقداری ژئوگرید اضافه در حالت انتظار درنظر گرفته می شود که بر روی لایه خاکریزی n+1ام برگردانده می شود. بنابراین در این حالت هر لایه خاک در یک باکس از ژئوگرید محصور می شود.
شکل:1 تصویر شماتیک دیوار مسلح شده با : الف - ژئوگرید لایه ای ب - باکس ژئوگریدی
-3 پیشینه تحقیق
سیستم خاک مسلح اولین بار در سال 1963توسط هنری ویدال؛ آرشیتکت فرانسوی ابداع و به جهان معرفی شد. از آن موقع تا به حال سیستم های مختلفی برای احداث دیوارخاک مسلح توسعه داده شده اند که بعضی از آن ها برای تسلیح خاک از تسمه فلزی استفاده کرده و برخی دیگر برای پایدار سازی خاک از مصالح ژئوسنتتیک بهره برده اند.
اولین دیوار خاک مسلح ژئوسنتتیکی در سال 1970 در شهر Poitiers فرانسه با استفاده از Geostrap پلی استری ساخته شده است. به دنبال آن سیستم خاک مسلح پلیمری - PRS - 4 تحت عنوان Websol در سال 1977 در انگلستان توسط شرکت بین المللی سازه های خاکی معرفی شد. در همان سال دیواری در مرکز تحقیقات حمل و نقل - TRRL - انگلستان با تسمه های پلیمری Paraweb ساخته شده که پیوسته از مصالح مسلح کننده آن نمونه برداری شده و آزمایشات مختلف روی آن انجام می گیرد. دیوارهای PRS با انواع مصالح خاکریز در شرایط آب و هوایی مختلف به کار رفته و حتی سابقه جذب انرژی زلزله 7/4 ریشتری Kocaeli ترکیه در سال 1999 را نیز دارد که بیانگر مقاومت عالی این سیستم در برابر زلزله بوده است .
آقای Tafreshi در سال 2009 به مقایسه رفتار پی نواری بر روی خاک ماسه ای مسلح شده با لایه ژئوسل و مسلح کننده صفحه ای ساخته شده از ژئوتکستایل پرداخت. نتایج مدل های آزمایشگاهی نشان داد که به ازای یک مقدار برابر از مصالح مسلح کننده، ژئوسل دارای سختی بیشتر بوده و بار بیشتری تحمل می کند و نشست کمتری دارد. ممان اینرسی و در نتیجه مقدار سختی خمشی و برشی مسلح کننده ژئوسل در یک جرم برابر نسبت به مسلح کننده صحفه ای بسیار بیشتر می باشد. به علاوه ماسه درون چشمه های ژئوسل مصالح مرکب بهتری را شکل می دهند و مسلح کننده ژئوسل به عنوان یک بستر سخت و صلب عمل می کند و باعث توزیع مجدد تنش ها در سطح بزرگتری می شود. در نتیجه از مقدار نشست ها کاسته می شود
آقای Pokhal در سال 2010 پارامترهای مختلفی نظیر نوع ژئوگرید، مدول الاستیسیته مصالح ژئوگرید و تعداد لایه های آن را در یک بارگذاری دایره ای مورد بررسی قرار داده است. نتایج حاصل نشان داد که بازدهی مسلح کننده ژئوگرید به مقدار سختی مصالح آن بستگی دارد بطوریکه با افزایش مقدار مدول الاستیسیته مقدار سختی و ظرفیت باربری سیستم افزایش می یابد.
آقای Leshchinsky در سال 2009 به بررسی رفتار دیوار حائل مسلح شده با ژئوگرید تحت بار زلزله با استفاده از مدل های آزمایشگاهی و آنالیز تعادل حدی پرداخت. نتایج حاصل حاکی از آن است که استفاده از مسلح کننده ژئوگرید بصورت قابل ملاحظه سبب بهبود عملکرد دیوار مسلح شده، می گردد.
آقای Ling در سال 2009 به بررسی عملکرد دیوار مسلح شده با ژئوسل و ژئوگرید تحت بار زلزله پرداخت. نتایج نشان داد که استفاده از لایه ژئوسل در قسمت بالایی دیوار حائل می تواند بطور قابل ملاحظه ای از توسعه سطح لغزش بحرانی جلوگیری کند. بیشترین مقدار تنش کششی بسیج شده مربوط به آخرین لایه ژئوگرید بوده که در پایین ترین قسمت دیوار حائل قرار گرفته بود
آقای Chen در سال 2008 رفتار دیوار مسلح شده با ژئوسل تحت فشار سربار را بررسی نمود. در این تحقیق لایه ژئوسل برای تسلیح شیروانی بکار گرفته شده بود. نتایج نشان داد که استفاده از مسلح کننده ژئوسل مقدار نشست و جابجایی دیوار را کاهش داده است. این امر ناشی از مقاومت کششی لایه ژئوسل و اصطکاک شکل گرفته میان آن و خاک می باشد. با افزایش مقدار فشار سربار، مقدار نیرو بسیج شده نیز افزایش می یابد. همچنین حضور ناحیه مسلح شده بصورت قابل ملاحظه ای تغییرشکل های جانبی دیوار را کاهش داد. در این حالت حداکثر تغییرشکل جانبی در نیمه ارتفاع دیوار شکل می گیرد. زمانیکه مسلح کننده در قسمت پایین دیوار قرار گرفته است حداکثر جابجایی در بالای دیوار رخ می دهد.
آقای Saride در سال 2009 به بررسی شبیه سازی عددی پی دایره ای بر روی خاک ماسه ای و رس مسلح شده با ژئوسل از طریق Flac 3D پرداخته است. در این تحقیق رفتار ظرفیت باربری خاک مسلح شده با ژئوسل و ژئوگرید مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن بود که استفاده از ژئوسل موجب 4 برابر شدن ظرفیت باربری پی با مصالح ماسه ای و 3 برابر شدن ظرفیت باربری پی با مصالح رسی نسبت به پی مسلح شده با ژئوگرید شده است.
