بخشی از مقاله
خلاصه:
هدف از این مقاله تعیین ضریب اطمینان و سطح لغزش بحرانی در شیب لایه های سنگی تحت اثر تحریک های لرزه ای میباشد.که برپایه ی کاهش مقاومت برشی و المان اجزاء محدود صورت گرفته است. با توجه به روش پیشنهادی ضریب اطمینان لرزه ای و شیب سطح لغزش بحرانی تخمین زده می شود وروش شبه استاتیکی با روش تعادل حدی مقایسه می شود.که با استفاده از روش های به کار برده شده ضریب اطمینان متفاوت و سطح لغزش بحرانی در هر دو روش یکسان میباشد.
موضوع دیگری که در این مقاله مورد بررسی قرار میگیرد پایداری استاتیکی و دینامیکی در ترانشه های خاکهای رسی حساس و تعیین ضریب اطمینان آنها با استفاده از آزمایش می باشد که ترانشه های رسی دارای ضریب اطمینان بزرگتر از یک بر پایه مقاومت بیشینه اند و ضریب اطمینان کمتر از یک بر پایه مقاومت تغییر شکل یافته می باشد.
-1 مقدمه
در راستای بررسی موضوع تحلیل شیروانی های خاکی تحت بار زلزله دو مقاله پیرامون موضوع با عناوین - انالیز پایداری لرزه ای ترانشه های لایه های سنگی - و - پایداری استاتیکی و لرزه ای در ترانشه های خاک های رسی حساس - مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. که سعی شده است نتایج حاصل از این دو پژوهش در قالب این مقاله ارائه گردد. که در مقاله اول درباره ی ضریب اطمینان و سطح لغزش بحرانی که از چالش های عمده در تحلیل شیب پایداری لرزه ای هستند پرداخته شود.
در مقاله ی دوم به بررسی ضریب اطمینان لایه های رسی و بررسی تغییر شکل های تحت حالت های استاتیکی و دینامیکی به صورت ازمایشگاهی در سانتیفیوژ پرداخته شده است. در این تحقیق یک دستاورد جدیدی برای تعیین ضریب اطمینان و سطح لغزش بحرانی مربوطه به آن در شیب لایه های سنگی تحت اثر تحریک های لرزه ای ارائه شده است که بر پایه ی ترکیب کاهش مقاومت برشی و تر کیب المان مجزا صورت گرفته است.
با توجه به روش پیشنهادی ضریب اطمینان لرزه ای و شیب سطح لغزش بحرانی تخمین زده می شود وروش شبه استاتیکی با روش تعادل حدی مقایسه می شود که ضریب اطمینان بدست آمده در روش پیشنهادی کمی بزرگتر از آنالیز شبه استاتیکی با یک تفاوت 4,2 است؛ و بدست آوردن سطح لغزش بحرانی از هر دو روش یکسان است. همچنین ترانشه های رسی دارای ضریب اطمینان بزرگتر از یک بر پایه مقاومت بیشینه اند و ضریب اطمینان کمتر از یک بر پایه مقاومت تغییر شکل یافته می باشد. واضح است تحت لرزش های زلزله تغییر شکل و نرمی دررس های حساس ایجاد شده.اما تعیین محدوده ی بار لرزه ای مورد نیاز برای وارد کردن نرمی کرنشی کافی برای اینکه ناپایداری رخ ندهد باید بررسی شود
شیب های رسی با حساسیت متغیر با اضافه کردن مقدار کمی از سیمان پرتلند به خاک رسی با شکل پذیری متفاوت در دستگاه سانتریفیوژ برای مطالعه مکانیزم استاتیکی وشکست دینامیکی برای ترانشه ی رسی حساس انجام شد. خصوصیات رس با تست اولیه ی آزمایشگاهی تعیین شده است. نتایج در متن موجود بیشتر تفسیر شده است؛تا درک ما را ازعوامل کنترل پتانسیل بار دینامیکی برای پاشنه در ناپایداری خاک های رسی حساس را بیشتر کند. یافته ها بر اساس چند مفاهیم کلیدی هستند. در ابتدا، باید تشخیص دهیم که ساختار رس حساس عمدتا سخت تر از رس تغییرشکل یافته می باشد.اگرچه که نرم شدن خاک رس حساس در پاشنه ؛انتظار می رود عملکرد بهتری نسبت به خاک رس حساس در مقاومت باقیمانده یکسان داشته باشند.
دوم رفتار نرم شدگی که موجب ایجاد نوار برشی در محل اعمال که با تاخیر موجب تشدید فشار می شود که سبب افزایش نزخ کرنش می شود.اثر نرخ ضخامت نوار برشی ، با نرم شدگی بطوری هست که سبب این می شود که نوارهای برشی نازکترو بیشتری ایجاد شود. فاکتور موثر دیگر در رفتار خمش برشی این است که خمش های ضخیم ممکن است در طول برش دینامیکی زهکشی نشده باشد.درحالیکه خمش های برشی نازک انتظار می رود که در طول برشی استاتیکی زهکشی شده باشند. سوم مکانیزم شکست ترانشه ها برای بارهای استاتیکی و دینامیکی،کاملا متفاوت اند.
در طول بارگذاری استاتیکی - پایدار-دائمی - ،زمانیکه یک مکانیرم شکست با ضریب اطمینان زیر یک تغییرشکل های بزرگی شروع میشود اما در طول بارگذاری دینامیکی کرنش ممکن است توسط اینرسی شیب محدود شده و در مدت کوتاه بارگیری حتی اگر ضریب اطمینان خیلی کمتر از یک باشد در همپوشانی های مجاور دچار مکانیزم های شکست موقتی می شود. بدین گونه بارگذاری دینامیکی می تواند منجر به پخش گسترده ناحیه ی برش پیوسته در مکانیزم های شکست موقتی شود. یک نتیجه گیری دیگری این می باشد که تغییرشکل مورد نیاز برای نرم شدن در ترانشه های رسی حساس انتظار میرود که تغییر شکل دینامیکی بزرگتری نسبت به تغییر شکل استاتیکی داشته باشد. در این قسمت شرح مختصری از آزمایش هایی که انجام شده داده شده و روند کلی آنها را شرح میدهیم.
-2 روش کاهش مقاومت برشی
ترکیب تکنیک کاهش مقاومت برشی با روش اجزای محدود ممکن است به طور موثری در تعیین ضریب اطمینان شیب ها تحت شرایط استاتیکی استفاده شود. نتایج قابل قبولی را پیرامون مشکلات ایجاد شده ی مسئله میدهد. این روش شامل کاهش مقاومت در خصوصیات شیب مقاومت برشی تا پدید آمدن شکست است. ضریب بحرانی - Ncritial - در زمانیکه شکست رخ میدهد ممکن ست به عنوان ضریب اطمینان شیب - Fs - در نظر گرفته شود. این تعریف سنتی از ضریب اطمینان به عنوان نسبت مقاومت برشی واقعی به مقاومت برشی Min نیازمند جلوگیری از شکست به طور گستردهای است که با تحقیقات و در اکثر آنالیزهای شیب پایداری استفاده شده است.[1] در تکنیک کاهش مقاومت- اجزا محدود معمولاً مقاومت موهر - کلمب برای ویژگیهای شیب فرض میشود. پارامترهای مقاومت برشی موثر کلمب کاهشی برای ویژگیهای شیب ممکن است از روابط زیر تامین شود:
∅,C به ترتیب چسبندگی و زاویه اصطحکاک داخلی از ویژگیهای شیب اند، Qc,cn چسبندگی و در زاویه اصطحاک داخلی و جای بعد از کاهش یافته هستند، و N ضریب کاهشی میباشد. یک شکل بحرانی در تعیین ضریب اطمینان شیب بااستفاده از روش مقاومت کاهش یافته این است که چطوری حالت بحرانی - یا تعادل حدی - را تعیین کرد معیارهای مختلفی برای تعیین وضعیت بحرانی شیب در مدل عددی است که ممکن منجر به اختلافات مهمی در نتیجه شود. - در حالت کلی، در این جا 3 نوع معیار اصلی برای تعیین وضعیت بحرانی شیب وجود دارد.
اول، ویژگیهای تغییر شکل شیب همانند کرنش برشی شکست توسعه یافته از پا ت بالای شیب.
دوم ویژگی توزیع نقشه مانند اتصال در ناحیه پلاستیک بین شیب از پا تا تاج 3}و {4و سوم راه حل ها یا برای گزینهی غیر همگرایی در مدلهای عددی که به طور به عنوان شاخصی برای فروپاشی شیب از آن استفاده میشود
تکنیک مقاومت برشی کاهش یافته عمدتاً با رشد المان محدود در تعیین ضریب ایمنی شیب ها ترکیب میشود. در اکثریت قریب به اتفاق مواد، این شیب ها تحت شرایط استاتیکی میباشند. اگر چه استفاده از ترکیب روش ذکر شده در بالا برای تعیین ضریب اطمینان شیب ها تحت اثر بارهای لرزهای به ندرت گزارش شده است. در مطالعات اخیر، تخمین ضریب اطمینان، به همان خوبی متناظر با سطح لغزش بحرانی شیب لایههای سنگی تحت شرایط زلزله گزارش شده است. برپایهی ترکیب تکنیک مقاومت برشی کاهش یافته با روش المان مجزا می باشد.
-3رویکرد تعیین ضریب اطمینان
پیش از اعمال تحریک لرزه ای شیب، مدل UDEC باید ابتدا به وضعیت تعادل استاتیکی تحت شرایط ثقل منتهی شود سپس مرحله تخلیه و باربرداری انجام شود. آنالیز پاسخ دینامیکی شیب تحت تحریک لرزه ای تعیین و سپس با انجام آن با کاهش تدریجی مقاومت برشی مصالح شیب با استفاده از تکنیک کاهش مقاومت برشی انجام میشود. ضریب کاهشی آزمایشی برای اولین باربه عنوان یک مقدار پایین تر به طور مثال 1 در نظر گرفته شد و سپس به تدریج افزایش یافت تا یک مقدار بیشتر تا در شیب شکست رخ دهد. باید توجه داشت که مقاومت برشی شیب کاهشی وظیفه این را درد که ضرایب کاهشی را افزایشی دهد. به علاوه سرعت و تاریخچهی جابه جایی در 4 نقطهی مورد نظر در بخش پایین تر در لا یههای مختلفی در شیب قرار دارد.
-4روشهای تعیین سطح لغزش بحرانی
به خوبی شناخته شده است که ضعف در اتصالات و ورقه ورقه شدن شیب ها و امکان پتانسیل سطح لغزش که شکست شیب ها عمدتاً در طول این ناپیوستگی ها رخ میدهد. در بسیاری از موارد، در آن ها ضعف در اتصالات ورقه ورقه شدن در شیب به وجود می آیدو باید تلاش شود که مشخص شود کدام سطح لغزش بحرانی نهایی است. این طور که به نظر میرسد زمانیکه شیب در یک سطح بالایی از لغزش حرکت میکند، تغییر در جایجایی و بردارهای سرعت در هر دو جهت ناپیوسته و قطعاً متفاوت از یکدیگر خواهند بود. این پدیدهی مفیدی برای تعیین سطح لغزش بحرانی است.
بنابراین پیشنهاد میشود که نقاط مورد نظر در نزدیکی سطح لغزش ناپیوسته کنار هم قرار گیرند و تغییر مکانهای مربوطه و تاریخچهی سرعت ممکن است در طول شبیه سازی علاوه بدست آیند.به طور مثال ضریب کاهشی به 1/13 افزایشی شیب در وضعیت شکست میباشد. ممکن است پیدا شود که اندازه بردار سرعت در قسمتهای بالایی بین دو لایهی سنگ رسی در شب پس از ناپدید شدن بارهای لرزه ای صفر نیست و جهت آن تقریبا موازی با جهت سطح شیبدار است - ما اندازهی بردار سرعت در قسمتهای پایینی سنگ تقریباً صفر است.. خوشبختانه بردار جابجایی در قسمتهای بالایی سنگ رسی در شیب با وضوح در تستهای پایینی آن متفاوت است.هر دو پدیده دارای توافق قوی هستند و نشان میدهند که رابطه بین سنگ رسی و کمی آهک هوازده در سطح لغزش بحرانی میباشند.
