بخشی از مقاله
چکیده
بیشتر تحقیقات صورت گرفته روی بتن آسفالتی بهعنوان روکش جادهها و محوطه فرودگاهها صورت گرفته است که در آن تأثیر بارگذاری دینامیکی ترافیک روی رفتار مصالح و دوام آنها مطالعه شده است. تحقیقات کمی وجود دارند که به بررسی رفتار دینامیکی بتن آسفالتی بهعنوان پرده آببند در سازههای هیدرولیکی - رویه بالادست یا هسته داخلی سدهای خاکی - میپردازند.
رفتار دینامیکی مخلوطهای آسفالتی مورداستفاده در سازههای هیدرولیکی به عوامل بسیار متعددی وابسته است ازجمله: طرح اختلاط، روش تراکم، دما، فرکانس بارگذاری، سطح تنش و کرنش و... رفتار مکانیکی مصالح بتن آسفالتی که تحت شرایط استاتیکی میتواند کاملاً پیچیده با شد طبعاً در شرایط بارگذاری دینامیکی بسیار پیچیدهتر خواهد بود، جهت مدل سازی عددی و برر سی رفتار دینامیکی سازههای هیدرولیکی نیاز است تا شاخصهای دینامیکی آسفالت تحت آزمون سه محوری دینامیکی تعیین گردد بهعبارتدیگر تعیین و توسعه مدل رفتاری دینامیکی جدیدی موردنظر نیست، بلکه هدف اصلی تعیین و صحت سنجی شاخصهای دینامیکی مخلوطهای آسفالتی شامل - مدول بر شی حداکثر - ، منحنی ⁄ و Damping - منحنی میرایی - بر اساس مدلهای الاستیسیته – پلاستیسیته غیرخطی متداول است.
-1 مقدمه
بتن آ سفالتی3 با توجه به سابقه طولانی و کاربرد متنوع آن در بین م صالح از اهمیت ویژهای برخوردار ا ست، از رو سازی راهها گرفته که اولین بار بابل حاشیه اروند در حدود 625 سال قبل میلاد مسیح به کار گرفته شد تا هسته سدهای خاکی که اولین بار در سال 1963 میلادی در کشور آلمان استفاده شد و ازآنپس یعنی سال 1970 میلادی به بعد کاربرد این مصالح در صنعت سدسازی توسعه چشمگیری پیدا کرد
در سالهای اخیر با گ سترش روشهای مختلف عددی و ا ستفاده از رایانهها باقدرت پردازش بالا، کاربرد روشهای عددی در حل مسائل ژئوتکنیکی ازجمله تحلیل پاسخ دینامیکی انواع سدهای خاکی، توسعه زیادی یافته است. در این میان شروع به ساخت سدهای خاکی با هسته آسفالتی در مناطق زلزلهخیز جهان - ازجمله ایران و ژاپن - از یکسو و عدم وجود دادههای ثبتشده از رفتار نگاری این سدها به هنگام زلزله از سوی دیگر سبب گردیده که استفاده از روشهای عددی در آنالیز دینامیکی سدهای با ه سته آ سفالتی بهمنظور پیشبینی رفتار لرزهای این سدها، اخیراً موردتوجه خاص ب سیاری از محققان و طراحان قرار گیرد. در سال 1993 نتایج تحلیل دینامیکی سد هسته آسفالتی Storvan نروژ به روش المانهای محدود ارائه گردید
گوریل در سال 1999 تحلیل پاسخ دینامیکی سد کوپرم را انجام داد .[3] در سال 2002 تحلیل دینامیکی بر روی یک سد نمونهای بتن آسفالتی به ارتفاع 115mبا استفاده از روش غیرخطی توسط قانونی و مهین روستا انجام گرفت .[4] سالمی و بازیار در سال 2003 تحلیل دینامیکی سد هسته آسفالتی منجران را با استفاده روش المانهای محدود دوبعدی و مدل الاستوپلاستیک موردبررسی قراردادند
در سال 2007 سالمی و بازیار رفتار دینامیکی سد میجران را با استفاده از تحلیلهای عددی سهبعدی و غیرخطی توسط نرمافزار FLAC3D، بر مبنای روش تفاضلات محدود موردمطالعه قراردادند .[6] در سال 2009 توسط اختر پور، خدایی و همکاران بزرگترین سد هسته آ سفالتی ایران - سد شور - تحت اثر نیروهای لرزهای با ا ستفاده از روش غیرخطی تحت تحلیل عددی قرار گرفت. مراحل مختلفی از ساخت و آبگیری این سد با استفاده از مدل هایپربولیک بر اساس تفاضل محدود تحلیلشده است
در این مطالعه هدف تعیین و صحت سنجی شاخصهای دینامیکی بتن آسفالتی شامل Gmax، G⁄Gmax و منحنی میرایی بر اساس مدلهای الاستو پلاستیک غیرخطی متداول بوده است. این کار با استفاده از نتایج آزمایشهای سه محوری سیکلی انجامشده توسط اخترپور و خدایی و شبیهسازی یکی از این آزمایش سه محوری در نرمافزار FLAC2D پس از مقایسه نتایج حاصل از تحلیل عددی با نتایج آزمایشگاهی و استخراج شاخصهای دینامیکی انجامگرفته است.
-2 مدلهای رفتاری دینامیکی
در بحث مسائل دینامیکی مربوط به مصالح ژئوتکنیکی سه گروه عمده از مدلها به شرح زیر موردبررسی قرار میگیرند: 1 مدلهای خطی معادل؛ 2 مدلهای غیرخطی سیکلی؛ 3 مدلهای رفتاری پیشرفته
-1-2 مدلهای خطی معادل
نمونه مصالح بتن آسفالتی تحت بارگذاری سیکلی حلقه هیسترزیسی تشکیل میدهد. این حلقه به دو روش قابل توصیف است؛ روش اول بهوسیله مسیر واقعی منحنی و روش دوم بهوسیله شاخصهایی که شکل عمومی آن را بیان میکند. بهطورکلی چه در مصالح آسفالتی و چه در مصالح خاکی و غیره دو شاخص مهم بهعنوان خواص حلقه هیسترزیس مدنظر قرار میگیرد یکی شیب متوسط حلقه و دیگری مساحت لوپ ایجادشده. این دو خاصیت مهم دربرگیرنده خواص دینامیکی مصالح است.
-2-2 مدلهای غیرخطی سیکلی
برای بررسی رفتار دقیقتر مصالح بتن آسفالتی ، استفاده از مدلهای غیرخطی سیکلی که از مسیر واقعی تنش کرنش در زمان بارگذاری تبعیت میکند بسیار مفیداست چنین مدلهایی قادر به معرفی مقاومت برشی مصالح خاکی، بتن آسفالتی و غیره است و حتی در خاکها قادر به بیان تغییرات تنشهای مؤثر در خلال بارگذاری سیکلی زهکشی نشده است. از مهمترین امتیازات مدلهای غیرخطی سیکلی نسبت به سایر مدلهای خطی، توانایی آن در توسعه کرنشهای دائمی است. قابلیت مهم دیگری که در بیشتر مصالح خاکی مطرح است و در مصالح بتن آسفالتی به دلیل نفوذپذیری بسیار کم چندان موردتوجه نیست، قابلیت محاسبه تغییرات فشار آب حفرهای وطبعاً تغییرات تنشهای مؤثر است که در ارزیابی مخاطرات روانگرایی موردتوجه است.
-3-2 مدلهای رفتاری پیشرفته
دقیقترین و عمومیترین روشها برای معرفی رفتار خاک، مبتنی بر مدلهای رفتاری پیشرفته است که جهت توصیف رفتار مصالح بتن آسفالتی یا هر مصالح دیگر، اصول پایه مکانیک را برای شرایط تنش اولیه عمومی محدوده شرایط تنش را در وضعیتی که رفتار الاستیک ملاحظه شود توصیف نماید و همچنین نیاز به قانون سختشوندگی که تغییرات در اندازه و شکل سطح شکست را در زمان تغییر شکلهای پلاستیک مشخص نماید.
