بخشی از مقاله
خلاصه
کشورپهناورجمهوری اسلامی ایران با توجه به ویژگیهای منحصراش همواره مورد طمع دشمنان بوده وخواهد بود،در دفاع آینده،که معمولاً با انفجارهای شدید نیروهای متجاوز آغاز میگردد، می بایست در اولین اقدام سازه های تدافعی مناسبی برای دفاع همه جانبه و کاهش تلفات احداث نماییم که مهمترین سازه در آن هنگام، خاکریزهای نظامی می باشد.ازآنجایی که خاک تحت انفجار و نیروهای حاصل ازآن مقاومت نسبتاً ضعیفی از خود نشان می دهد جهت مقاوم سازی آن دراین تحقیق از ژئوتکستایل استفاده گردید
درادامه تلاش گردید تا با استفاده از نرم افزارABAQUS با مدلسازی سه بعدی خاکریزهای نظامی غیرمسلح ومسلح با 10 - ،5، - 3 لایه ژئوتکستایل تحت تاثیر - 500،250،150،100، - 50کیلوگرم - TNT - با فواصل مختلف 5 و10متر، میزان مقاومت خاکریزهای نظامی را با توجه به میزان تغییرمکان وتنش های وارده به آن نسبت به خاکریز نظامی غیرمسلح بررسی و بهترین مدل انتخاب گردد. نتایج حاصل از40 مدل در این تحقیق حاکی از آن است که مقدارتغییرمکان خاکریز با افزایش مقدار TNT وکاهش فاصله آن در نمونه غیرمسلح بشدت افزایش می یابد.
همچنین تعداد لایه های - - GEOTEXTILE تاثیر زیادی بر عملکردخاکریزهای نظامی تحت بار انفجاری دارد. بطوریکه تعداد مشخص3 لایه ژئوتکستایل تاثیر بسزایی در مقاومت خاکریزنظامی مورد طراحی، نسبت به تغییرمکان ایجاد نمود .
اگرچه با افزایش تعداد لایه ها ظرفیت باربری سیستم نسبت به خاکریزغیرمسلح افزایش یافت اما به هرحال خاکریز نظامی مسلح با 3 لایه ژئوتکستایل نسبت به سایر خاکریزهای مسلح شده کمترین مقدار تغییرمکان نسبت به بارهای انفجاری را برای مدل مورد نظر ایجاد نمود، در نتیجه با بررسی صورت پذیرفته جهت مقاوم سازی مشخص گردیدبهترین و موثرترین عملکرد خاکریز نظامی را خاکریزمسلح شده با 3 لایه ژئوتکستایل نسبت به خاکریز غیرمسلح ازلحاظ مقاومت در برابرتغییرمکان، ایجاد می نماید.بطوریکه مقاومت 57 درصدی تحت اثر 500 کیلوگرم - TNT - با فاصله 5 متر با توجه به شدت آن از محل انفجار ازخود نشان داد.
-1 مقدمه
دفاع آینده در برابر کشوری است که دارای فن آوری پیشرفته قدرت رزمی ومانوری بالایی است که می تواند با حفظ فاصله جغرافیایی وکمترین تلفات، عمل نماید و با استفاده از فن آوری پیشرفته نظامی، برای تصور کامل و حضور فیزیکی پیشروی خود را درعمق کشور آغاز کند.
در مرحله حضور فیزیکی نیروهای زمینیدشمن که معمولاً با تانک های پیشرفته صورت می گیرد، سازه های تدافعی مناسبی را برای دفاع همه جانبه می بایست احداث نماییم که مهمترین سازه در آن هنگام، خاکریزهای نظامی می باشد تا بدینوسیله ابتکار عمل را در دست گرفته و با شکست تدریجی دشمن در صحنه نبرد زمینی، آن را از دستیابی به اهدافش ناامید سازد.
خاکریزنظامی، به خاکهای انباشته شده ای که با رعایت اصول فنی، اعم از بستر سازی، وخاکریزی بصورت لایه لایه کوبیده و تا ارتفاع حدود 3 مترازسطح زمین و عرض 4 تا 6 مترکه به صورت طولی روی سطح زمین قرار گرفته شده باشند و به منظور دفاع از مرزکه به جای سنگر و مواضع جنگ افزار و غیره به کار می رود می گویند. طراحی بهینه و مقاومسازی خاکریزهای نظامی با ژئوتکستایل تحت اثر انفجار ایده جدیدی و ازجمله مباحثی است که می تواند هر کشوری را در دفاع آینده از مواضع جانی و مالی کشورش محصون نگاه دارد.
بطور کلی می توان گفت با ارزیابی عملکرد خاکریزهای نظامی وارائه طرح بهینه می توان قدرت دفاعی را افزایش دهیم. البته از این تحقیق می توان در موارد غیر نظامی همانند دیوارهای خاک مسلح در کوله پلها، فرودگاهها، انبارهای مهمات، پایانه های سوختی و سایر مکانهایی که در معرض انفجار قرار میگیرند و بعنوان سازه های جداگر در برابر بار انفجار استفاده نمود. تحقیقات صورت پذیرفته در این زمینه تاکنون، در داخل کشور علارقم اهمیت خاص آن بسیار ناچیز بوده و نیاز مبرم به تحقیقات گسترده دارد.
-2 مبانی نظری و پیشینه پژوهش
خاک مصالحی است که درمقابل تنشهای فشاری مقاومت خوبی ازخود نشان می دهد ولی درمقابل تنشهای کششی و برشی ظرفیتی محدود دارد مسلح کننده های خاک به عنوان اجزاء دارای ظرفیت کششی به مراتب بیشتر از خاک به کمک آمده وموجب شده تا در ترکیب با خاک مجموعه ای با ظرفیت بالادرمقابل بارگذاری پدید آید که نتیجه آن استفاده از سیستم خاک مسلح در سازه های خاکی می باشد. این تکنیک امروزه با روش ها و متدهای پیشرفته ومصالح مقاومتری نظیر الیاف طبیعی ژئوتکستایل ها، تسمه ها، شبکه های فلزی و مصالح پلیمری انجام می شود که در اصطلاح خاک مسلح خوانده می شود.
یکی از این روشها که معمولا دارای هزینه کمتر وسرعت بالاتراجرایی هستند و رفتار مناسبی در توزیع، مناسبترتنش ها و همچنین عملکردمطلوبی در برابر بارهای دینامیکی ازجمله انفجار دارند،استفاده از ژئوتکستایلها در خاک است.ژئوتکستایلها مانند حفاظی در برابر پراکنده شدن توده خاک عمل کرده و رفتار تودهای بهم پیوسته ای به خاک می دهد وبعنوان عاملی موثر برای پایداری در برابر انفجار سطحی عمل می کند.
تکنیک خاک مسلح مدرن و روش تحلیل و طراحی آن در سال 1966 توسط مهندس فرانسوی هانری ویدال ارائه شد و بعد از او توسط داربین 1970 Darbin و سپس بوسیله شوسر 1974 Schosserپیگیری شد، در سال 1960 مرکز تحقیقات راه فرانسه مطالعات کاملی درخصوص فواید استفاده ازخاک مسلح انجام داد.
هوانگ و منگ در سال 1997 به مطالعه تاثیرات خاکریزهای مسلح شده به ژئوسنتتیک و بررسی آن تحت تاثیر بارهای قائم پرداختند و به این نتیجه دست یافت که در حالت خاکریز مسلح با ژئوسنتتیک، دامنه تنش القایی کاسته می شود. [2] در30سال گذشته بسیاری از دیوارهای حایل و همچنین خاکریزهایی در سراسر جهان، با استفاده از تکنیک خاک مسلح، اجرا شده که عملکرد خوبی داشته است.
-3 مدل اجزاء محدود
نرم افزاری که از آن جهت مدلسازی نمونه ها استفاده شده است نرم افزار تحلیل المان محدود ABAQUS است. ABAQUS مجموعه ای از برنامه های شبیه سازی قدرتمند مهندسی است که بر پایه روش اجزای محدود بنا نهاده شده و می تواند مسایلی با طیف گسترده از یک تحلیل خطینسبتاً ساده تا تحلیل های غیرخطی بسیار پیچیده را حل و رفتار اغلب مصالح مهندسی مانند فلزات، لاستیک، پلیمرها،کامپوزیت ها، بتن مسلح، فوم های شکننده و مصالحی مانند خاک و سنگ را نیز شبیه سازی کند.
دراین تحقیق جهت بررسی طراحی و مقاومسازی خاکریزهای نظامی با ژئوتکستایل تحت اثر انفجار با استفاده از مدلسازی سه بعدی خاکریزهای نظامی غیرمسلح ومسلح با 10 - ،5، - 3 لایه ژئوتکستایل تحت تاثیر - 500،250،150،100، - 50کیلوگرم - TNT - با فواصل مختلف 5 و10متر را با توجه به میزان تغییرمکان وتنش های وارده به آنها نسبت به خاکریز نظامی غیرمسلح پرداخته شد.
مقطع خاکریز را با قطر 4 متر و ارتفاع 3 متر و به طول 40 متر در نرم افزار ABAQUS با استفاده از المان solid در حالت سه بعدی مدل سازی گردید. همچنین جهت مدل سازی لایه های ژئوتکستایل برای خاکریزهای نظامی مسلح شده با 5،3 و10لایه ژئوتکستایل در مدل های جداگانه، با استفاده از المان shell مدل سازی گردید. - فواصل هر لایه ژئوتکستایل با در نظر گرفتن موارد اجرایی و سهولت اجرا برای خاکریزنظامی مسلح شده با 3 لایه ژئوتکستایل 140و150سانتیمتر، فواصل هر لایه ژئوتکستایل برای خاکریزنظامی مسلح شده با 5 لایه ژئوتکستایل به ترتیب 75 سانتیمتر و لایه بالایی به فاصله 65 سانتیمتر و همچنین فواصل هر لایه ژئوتکستایل برای خاکریز نظامی مسلح شده با 10 لایه ژئوتکستایل به ترتیب به فاصله 35 سانتیمتر و لایه بالایی به فاصله 10 سانتیمترمطابق شکل 1 در نظر گرفته می شود.
