بخشی از مقاله
خلاصه
برای در نظر گرفتن عدم اطمینان در ارزیابی پارامترهای مقاومتی و لایه بندی خاک، تمامی پارامترهای ورودی در تحلیل پایداری شیب با روش تعادل حدی، با استفاده از یک تابع عضویت فازی مناسب مدل شده اند. از سوی دیگر در شرایط واقعی همیشه مکانی که توده ی گسیخته شده روی آن حرکت می کند یک سطح واضح با ضخامت صفر نیستو معمولاً از یک پهنه با ضخامت قابل توجه تشکیل می شود.
بنابراین با فرض سطح گسیختگی دایره ای و با کمک تئوری فازی، لغزش شیب به صورت ناحیه ی گسیختگی مدل شده است. تحلیل قابلیت اعتماد با استفاده از شاخص قابلیت اعتماد فازی تجمعی روی نتایج حاصل از تحلیل فازی ضریب اطمینان، انجام گردید. نتایج نشان می دهد که ضریب اطمینان حاصل از درنظرگرفتن ناحیه لغزش فازی، دارای مقداری کمتر از روش های قطعی مرسوم و نیز تحلیل فازی ضریب اطمینان با فرض یک سطح لغزش بحرانی است.
1. مقدمه
عدم دقت و اطمینان در ارزیابی پارامترهای مقاومتی خاک، لایه بندی آن و تراز آب باعث ایجاد عدم اطمینان در نتایج تحلیل پایداری شیب می شود. در مقاله حاضر از روش تعادل حدی "ساده شده ی بیشاپ" برای تحلیل پایداری شیب و به دست آوردن ضریب اطمینان استفاده شده است. در روش تعادل حدی، توده ی لغزنده به تعدادی قطعه ی قائم تقسیم شده و تعادل هر قطعه به طور جداگانه مورد بررسی قرار می گیرد.
همیشه مکان یا موضعی که توده ی گسیخته شده بر روی آن حرکت می کند یک سطح واضح و روشن با ضخامت صفر نیست معمولاً، از یک پهنه با ضخامت قابل توجه تشکیل شده است که به پهنه ی گسیختگی3 معروف است.[1] بنابراین مکان سطح لغزش با عدم اطمینان و گنگی زیادی روبروست. در این مقاله با فرض سطح گسیختگی دایره ای، لغزش شیب به صورت ناحیه ی گسیختگی مدل شده است. برای در نظر گرفتن عدم اطمینان ذکرشده، تمامی پارامترهای ورودی در تحلیل پایداری شیب با روش تعادل حدی، با استفاده از یک تابع عضویت فازی مناسب مدل شده اند. تحلیل قابلیت اعتماد نیز روی نتایج حاصل از تحلیل فازی ضریب اطمینان، انجام شده است.
2. تئوری فازی
اولین بار پرفسور" لطفی زاده" کسی بود که عدم دقت را با نام تئوری مجموعه ی فازی[2] وارد محدوده ی ریاضیات کرد. این تئوری برای توصیف گنگی و عدم دقت و همچنین برای توصیف هرچه بهتر شرایط واقعی روش بسیار مناسبی ارائه می دهد. اعضاء در مجموعه های کلاسیک مرسوم، یا عضو آن مجموعه هستند و یا نیستند، به عبارتی با مقدار عضویت 0 یا 1 سروکار دارند. در مجموعه های فازی مقدار عضویت یک عضو بین 0 و 1 متغیر است، یعنی اعضاء می توانند مقدار درجه عضویتی بین 0 و 1 داشته باشند.
3. روش استفاده شده در محاسبات فازی
پس از معرفی پارامترهای مسئله به صورت فازی، در عمل نیاز به حجم زیادی از محاسبات برای حل مسئله می باشد. برای انجام محاسبات فازی روش های متعددی معرفی شده است. در این مقاله برای انجام محاسبات فازی، که دارای درجه ی غیرخطی زیادی می باشد، از یک روش پیشرفته عددی که توسط دانگ و همکاران تحت عنوان روش الگوریتم DSW معرفی گردید، استفاده شده است.[4]
به منظور درک بهتر ناحیه ی لغزش فازی، کنتورهای کرنش برشی حاصل از تحلیل یک شیب خاکی با نرم افزار اجزاء محدود PLAXIS در شکل 2 نشان داده شده است. ناحیه ای با تغییرات شدید کرنش برشی در شکل دیده می شود که محدوده ی لغزش خاک می باشد و سطح لغزش بحرانی درون آن قرار می گیرد. برای فازی کردن سطح لغزش و تبدیل آن به ناحیه ی لغزش، یک تابع عضویت برای شعاع لغزش درنظر گرفته شده است. با قضاوت مهندسی مقدار S به گونه ای انتخاب می شود که ناحیه ی لغزش بین دو مقدار شعاع با درجه عضویت 5 درصد قرار بگیرد.
4. ارزیابی ضریب اطمینان فازی
در محاسبات انجام شده، ابتدا از مکان سطح لغزش بحرانی بدست آمده از مطالعات موردی، با درنظر گرفتن میانگین پارامترها، استفاده شده و سپس در انجام محاسبات این سطح به صورت فازی در نظر گرفته شده است. همان طور که گفته شد برای انجام محاسبات فازی از روش الگوریتم DSW استفاده شده است. در این الگوریتم محاسبات روی هر سطح برش که مقدار آن از 0 تا 1 تغییر می کند، انجام می شود.
در این مقاله به منظور جلوگیری از اشکال عددی، مقدار از 0/01 شروع شده و با فواصل 0/01 تا مقدار 1 ادامه یافته است. برای دقت بیشتر در نزدیکی 1 فواصل 0/001 درنظر گرفته شده است. روی هر سطح برش برای هر پارامتر فازی، مقدار متناظر محاسبه شده و مقدار ضریب اطمینان مربوط بدست آمده است. با
انجام محاسبات بر روی تمامی سطوح برش و قرار دادن مقدار متناظر ضریب اطمینان روی سطح برش مربوطه، نمودار ضریب اطمینان فازی رسم
گردید.
برای محاسبه ی وزن قطعات وقتی پروفیل خاک بیش از یک لایه داشته باشد و مرز لایه های خاک دارای عدم اطمینان باشد، محاسبات وزن قطعه برای تمامی حالت های ممکن مرز لایه ها انجام می شود. حداکثر و حداقل وزن هر قطعه محاسبه و در فرمول ضریب اطمینان برای هر سطح استفاده می شود. برای مثال اگر n امین قطعه شامل سه لایه خاک باشد، دو مرز لایه خاک داخل آن قطعه وجود دارد و ترکیب های محتمل آن ها در شکل 3 نشان داده شده است. اگر هر دو لایه دارای عدم اطمینان باشند، در هر سطح امکان وجود - 22 - حالت مختلف می باشد. در شکل 3 ، a و b پهنای باند برای هر مرز لایه هستند و توسط تابع عضویت مرز لایه ها در هر سطح تعیین می شوند.[5]
