بخشی از مقاله
چکیده
احداث سازه های مختلف و ساختمانها و ... بر روی خاک ها باعث فشردگی ذرات موجود در خاک و در نتیجه نشست آن میگردد. نشست خاک با عوامل متفاوتی نظیر تغییر شکل فشاری، خارج شدن آب و هوا از خلل و فرج و فضاهای خالی خاک و ... رابطه دارد. یکی از مسائل مهم و غیر قابل اجتناب در طراحی و ساخت سازه های مختلف تعیین و چگونگی نشست پی سازه در اثر فشردگی لایه های مختلف خاک می باشد. نشست یا تغییر شکل خاک در مهندسی ژئوتکنیک عموما" در دوقالب نشست الاستیک - آنی - و نشست ناشی از تحکیم - طولانی مدت - بررسی می شود. نشست مورد نظردر این پژوهش نشست تحکیمی می باشد. برای محاسبه نشست تحکیمی خاک از شاخص فشردگی استفاده می شود که از طریق آزمایش تحکیم بدست میآید.
تعیین این ضرایب از طریق آزمایش تحکیم بسیار زمانبر و وقت گیر می باشد. بهمین دلیل در بسیاری از پروژههای عمرانی به ویژه در پروژههای خطی مانند راهها و راه آهن و ... عدم انجام آزمایش تحکیم به تعداد و با دقت کافی ممکن است سبب بروز خسارات قابل توجهی در مدت زمان بهره برداری از پروژه گردد. دراین پژوهش با استفاده از داده های آزمایشگاهی بدست آمده از 100 پروژه مختلف در سطح شهر ارومیه و به کمک شبکه های عصبی بازگشتی - Recurrent - به تخمین میزان نشست خاک بر اساس پارامترهای فیزیکی خاک پرداخته می شود.
کلمات کلیدی: شبکه عصبی مصنوعی، نشست تحکیمی، شاخص فشردگی خاک، شبکه عصبی بازگشتی، آزمایش تحکیم
-1 مقدمه
نمونه گیری ازخاک با حفظ شرایط واقعی کار بسیار دشواری است.تفاوت قابل توجهی در میزان رطوبت، حد روانی، فشار جانبی نمونههای تهیه شده از اعماق مختلف و حتی یک عمق خاص، بیانگر تفاوت رفتاردر نمونههای تهیه شده از یک نوع خاک میشوند و این مسئله علاوه بر افزایش هزینه انجام آزمایشها سبب پیچیده شدن و وارد نمودن قضاوت مهندسی در پروژههای مهندسی ژئوتکنیک میگردد.راه حل مستقیم برای تعیین و برآورد پارامترهای نشست تحکیمی خاک، استفاده از آزمایش تحکیم است. مطابق استاندارد ASTM D243-590 انجام آزمایش تحکیم نیاز به صرف حدود یک هفته وقت دارد. دشواری انجام تحکیم و بالاخص زمان طولانی انجام و هزینه بالای آن سبب بروز محدودیتهای فراوان در کیفیت و کمیت آزمایش تحکیم بویژه در پروژههای حجیم و وقت گیر شده است.
در اکثر این پروژهها به منظور جلوگیری از نیاز به زمان طولانی و همچنین کاهش هزینه های انجام مطالعات ژئوتکنیک اغلب تعداد آزمایش ها کاهش داده می شود و در نتیجه اطلاعات جامع و پیوسته از خاکها به خصوص در مواردی که تنوع لایه بندی زیاد است، بدست نمیآید. این امر سبب می شود طراحان بدون داشتن اطلاعات کافی، اقدام به ساده سازی پارامترهای طراحی مینمایند که معمولا" بصورت دست بالا میباشد و سبب افزایش هزینههای اجرا میشود. بهمین جهت لازم است معیارهایی تعیین گردند تا بتوان از طریق آنها با خطای قابل قبول پارامترهای تحکیم را تخمین زد. این کار سبب کاهش حجم آزمایشات و صرفه جویی در زمان و هزینه میشود و از طرف دیگر میتواند اطلاعات پیوستهای از ساختگاه مورد نظررا فراهم سازد.
به همین دلیل محققین مختلفی از دیرباز سعی بر این داشته اند تا با استفاده ازداده های آزمایشگاهی فرمولهای تجربی جهت تعیین پارامترهای تحکیم خاک ارائه دهد. از این جهت بدون انجام آزمایش تحکیم اقدام به تخمین نتایج حاصل از آن نمود.در این پژوهش پس از بررسی روابط ارائه شده توسط سایر محققین جهت تخمین نشست تحکیمی، با استفاده از اطلاعات دقیق تفضیلی بدست آمده از 100 پروژه در سطح شهر ارومیه، روابط جامع تر و با دقت بالاتری جهت تعیین نشست تحکیمی خاک ها ارائه می شود. در این پژوهش از شبکه های عصبیبازگشتیاستفاده شده و سپس نتایج حاصل از این روش ارائه شده است- با انجام آزمایش تحکیم، ضریب فشردگی یا شاخص تراکم - - Compression index از شیب نمودار تخلخل - - e بر حسب لگاریتم تنش موثر - - log ′ برای خاک های تحکیم عادی یافته تعیین میشود. بر اساس منحنی ′ − ، Ccبطور مستقیم از رابطه ذیل قابل محاسبه است:
ترزاقی و پک 1بطور مستقیم و از روی پارامترهای موثر در سال 1997 رابطه تجربی را به منظور تخمین شاخص فشردگی برای رسهای عادی تحکیم یافته در حالت دست نخورده پییشنهاد نمودند: در این رابطه LL، حد روانی خاک رس است. همچنین این دو محقق در یک رابطه ای مشابه، فرمول زیر را برای رسهای دست خورده ارائه دادند: در هریک از روابط یاد شده، LL به عنوان تنها پارامتر موثر در تعیین نشست تحکیمی معرفی شده است. اسکمپتون2 با انجام آزمایش تحکیم بر روی تعدادی رس دست خورده رابطه ای ره به صورت زیر ارائه کردند:
نیشیدا3 با یک فرمول تئوریک ارتباط بین شاخص فشردگی و نسبت پوکی اولیه خاک را با برای انواع خاکهای چسبنده ارائه نمودند:
که در آن e0، نسبت پوکی اولیه خاک می باشد.اوسوالد4 رابطه جهانی شاخص فشردگی را بصورت زیر ارائه کردند:
که در آن Gs، چگالی نسبی می باشد.
رندون هررو5 بر اساس مشاهدات خود از چندین رس طبیعی، رابطه ای را برای شاخص فشردگی بصورت زیر پیشنهاد داد:
