دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران 

گرایش : خاک و پی

عنوان :  پیش بینی شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در   خاک های روانگرا

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی

 پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران (خاک و پی)

 پیش بینی شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در   خاک های روانگرا

استاد راهنما

دکتر مجتبی جهان اندیش

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

شمع های ماسه ای متراكم بعنوان یكی از مؤثرترین و اقتصادی ترین روشها در مقاوم سازی خاک در جهت پیش‌گیری از رخداد روانگرایی، افزایش ظرفیت باربری و بهسازی خاک های با دانه بندی متنوع، از سال 1950 در کشور ژاپن و سپس در دیگر کشورهای جهان  مورد استفاده قرار گرفته است. روند اجرای شمع های ماسه ای متراكم در ابتدا بوسیله بارهای ضربه ای و سپس بارهای لرزشی و در نهایت باتوجه به مکانیسم شکل گیری آنها در خاک(تغییر شکل برشی خاک)، امروزه توسط بارهای استاتیکی- دورانی صورت می پذیرد. شعاع تاثیر شمع های ماسه ای متراکم در حال حاضر توسط روش های طراحی تجربی ارزیابی می شود. شایان ذکر است که در روش های تجربی مشخصه های مقاومتی در فواصل مختلف از مرکز شمع های ماسه ای متراکم برای کل توده خاک، بر خلاف واقعیت، یکسان درنظر گرفته می شود. تئوری بسط حفره با مبنای بسط حفره ای استوانه ای در یک توده خاک بی نهایت و با شعاع اولیه بسیار کوچک، تا یک شعاع نهایی مشخص، ازتوانمند ترین و پر کاربرد ترین روشها در بررسی مسائل مربوط می باشد. بگونه ای که می تواند در عین سادگی، در پیچیده ترین مسائل طراحی از جمله شمع های ماسه ای متراكم با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی خاک به کار گرفته شود. در این پژوهش، با اصلاح تئوری بسط حفره و درنظر گرفتن رفتار نرم شدگی خاک در آن، همچنین ارائه روابط ساده تر و برنامه نویسی در محیط نرم افزار MATLAB7.1 و مدل سازی عددی در محیط نرم افزار PLAXIS2D.v8.2، شعاع تاثیر شمع‌های ماسه‌ای متراكم ارزیابی گردیده و در فاصله های مختلف از مرکز آنها و درتمامی عمق ها قادر خواهیم بود تا کرنش های حجمی، تغییرات مدول الاستیسیته، مقادیر دانسیته نسبی و نسبت تخلخل ناشی از تغییر شکل های اعمال شده را با دقت مناسبی در مقایسه با روش های طراحی تجربی و امکانات تئوری پیشین بسط حفره بررسی نمائیم. در پایان نیز مزیت ها و محدودیت های استفاده از روش مذکور به تفصیل شرح داده شده است.

کلید واژه ها: روانگرایی، شعاع تاثیر، شمع های ماسه ای متراکم، تئوری بسط حفره.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                              صفحه

 فصل اول: مقدمه

1-1-کلیات…………………………………………………………………………… 2

1-2- روانگرایی   ……………………………………………………………………… 3

1-3- روانگرایی جریانی………………………………………………………………………….. 3

1-4- تحرک سیکلی………………………………………………………………….. 4

1-4-1- انتشار جانبی…………………………………………………………………….. 5

1-4-2- روانگرایی سطحی……………………………………………………………. 6

1-5- روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی……………………………………. 7

1-5-1- شرح عمومی روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی………………………………. 8

1-5-1-1- روش های تراکمی…………………………………………………………………………….. 11

1-5-1-1-1- شمع های ماسه ای متراکم…………………………………….. 11

1-5-1-1-2- روش ویبراسیون میله………………………………………………. 18

1-5-1-1-3- روش ویبراسیون شناور…………………………………………….. 20

1-5-1-1-4- روش تراکم دینامیکی………………………………………………. 21

1-5-1-1-5- روش کوبیدن لرزشی……………………………………………….. 23

1-5-1-2- روش صلب سازی و تثبیت خاک…………………………………………………. 24

1-5-1-3- روش تعویض و جای گذاری…………………………………………………………. 28

1-5-1-4- پایین انداختن تراز آب زیرزمینی…………………………………………………. 29

1-5-1-5- روش استهلاک فشار آب منفذی………………………………………………….. 30

1-5-1-6- روش محدود سازی کرنش برشی…………………………………………………. 31

1-6- مقایسه روش های جلوگیری از رخداد روانگرایی………………………………………………………. 32

1-6-1- مقایسه از حیث دامنه کاربرد……………………………………………………………………….. 33

1-6-1-1- نوع خاک…………………………………………………………………………………………. 34

1-6-1-2- بررسی آمارهای رسمی موجود……………………………………………………… 37

عنوان                                                                                              صفحه

1-6-2-  مقایسه مکانیسم عملکرد روش های مقاوم سازی در برابر رخداد روانگرایی        40

1-6-3- مقایسه روش های مقاوم سازی از لحاظ آلودگی های زیست محیطی……… 43

 فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- شمع های ماسه ای متراکم ……………………………………………………………………… 46

2-2- تاریخچه، روند طراحی و روش های اجرا………………………………………………….. 46

2-3- روند طراحی شمع های ماسه ای متراکم………………………………………… 47

فصل سوم: روش انجام کار

3-1- آشنایی با نرم افزار PLAXIS  ………………………………………………………. 52

 3-1-1- زیر برنامه ورودی    ………………………………………………………………… 53

3-1-1-1- الگو های تحلیلی……………………………………………………………………………. 53

3-1-1-2- اجزاء……………………………………………………………………………………………….. 54

3-1-1-3- ویژگی های مصالح…………………………………………………………………………. 55

3-1-1-4- الگو های رفتاری خاک………………………………………………………………….. 56

3-1-1-5- شرایط مرزی…………………………………………………………………………………… 58

3-1-1-6- تولید شبکه اجزاء محدود………………………………………………………………. 59

3-1-1-7- شرایط اولیه……………………………………………………………………………………. 59

3-1-2- زیر برنامه محاسبات……………………………………………………………………. 59

3-1-2-1- تحلیل پلاستیک…………………………………………………………………………….. 60

3-1-2-2- تحلیل تحکیم…………………………………………………………………………………. 61

3–1-2-3- تحلیل پایداری……………………………………………………………………………… 61

3-1-2-4- تحلیل دینامیکی…………………………………………………………………………….. 62

3-1-3- زیر برنامه خروجی…………………………………………………………………………. 62

3-1-4- زیر برنامه منحنی ها……………………………………………………………………………………… 63

3-2- نحوه مدل سازی…………………………………………………………………………….. 63

3-2-1- هندسه مدل………………………………………………………………………………………………….. 65

3-2-2- مشخصات فنی خاک…………………………………………………………………………………….. 67

3-2-3- تحلیل مدل………………………………………………………………………………………… 67

عنوان                                                                                              صفحه

3-3 تئوری بسط حفره در توده خاک نامحدود……………………………………………………………… 69

3-3-1- Vesic (1972)……………………………………………………………………………………………. 70

3-3-2- Ramesh , Gupta (2002)………………………………………………………………….. 73

3-3-2-1- کرنش های پلاستیک در ناحیه پلاستیک اطراف یک حفره

استوانه ای…………………………………………………………………………………………….. 74

3-3-3- H. Vaziri and X. Wang(1992)…………………………………………………….. 76

3-3-4- R. Salgado, J. K. Mitchell, M. Jamilkowski(1997)……… 78

فصل چهارم: نتایج، بحث و پیشنهادات 

4-1- نتایج بدست آمده و بحث …………………………………………………………….. 81

4-1-1- نتایج در دانسیته نسبی 40%…………………………………………………………. 81

4-1-1-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0as=)………………………………………………….. 82

4-1-1-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)………………………………………………………. 85

4-1-1-3- نرخ جایگذاری 15/0 و 02/0( 2/0 و 15/0as=)……………………….. 88

4-1-2- نتایج در دانسیته نسبی 50%………………………………………………….. 91

4-1-2-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0as=)…………………………………………………. 92

4-1-2-3- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)………………………………………………………. 94

4-1-2-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0as=)…………………………………………………. 95

4-1-2-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0as=)………………………………………………………. 97

4-1-3- نتایج در دانسیته نسبی 60%…………………………………………………… 98

4-1-3-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0=as)…………………………………………………. 100

4-1-3-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)………………………………………………………. 101

4-1-3-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0as=)…………………………………………………. 103

4-1-3-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0as=)………………………………………………………. 104

4-2- نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………….. 107

منابع…………………………………………………………………………………………………………….. 109

کلیات

 با توجه به روند افزایش جمعیت و سیر صعودی ساخت سازه های مسكونی و اداری سنگین در مناطق مختلف، همچنین به دلیل بروز خسارات جانی و مالی زیاد ناشی از رخداد زلزله در مناطق با خاك های روانگرا،  مقاوم سازی خاك های روانگرا در برابر این پدیده  از اهمیت خاصی برخوردار است.

از روش های مقاوم سازی خاک در مقایل رخداد روانگرایی، استفاده از شمع‌های ماسه‌ای متراکم می باشد. این روش علاوه بر افزایش مقاومت خاک های ماسه ای سست در برابر پدیده روانگرایی، در بهبود خواص مقاومتی و نیز پایدار سازی و افزایش ظرفیت باربری دیگر انواع خاک های رسی، شنی و سیلتی کاربرد وسیعی خواهد داشت.

هدف از پژوهش فوق، با بهره گرفتن از تئوری بسط حفره و مد نظر قرار دادن اثر نرم شدگی خاک به جهت  مدل سازی رفتار دقیق خاک حین تغییر شکل های زیاد، همچنین ساده سازی روابط موجود به مقاصد طراحی، تعیین شعاع تاثیر شمع‌های ماسه‌ای متراکم و در نهایت ارائه مقایسه ای با روش طراحی تجربی معمول می‌باشد. همان‌گونه كه در بخش‌های آتی به استحضار خواهد رسید، در واقع در پژوهش فوق، با در نظر گرفتن مشخصه‌ های رفتاری خاك های ماسه‌ای روانگرا و شمع‌های ماسه‌ای متراكم، بطور دقیق‌تر، اهدافی همچون اقتصادی‌تر شدن و افزایش بازدهی سیستم فوق نسبت به حالت كنونی مدنظر قرار می گیرد.

 در این فصل ابتدا بطور مختصر به تعریف مفاهیم مربوط به رخداد روانگرایی می­پردازیم، سپس به شرح روش های مقاوم سازی خاک در مقابل رخداد روانگرایی و بررسی تفضیلی نقاط ضعف و قوت آنها پرداخته و با یکدیگر مقایسه می نماییم.

 1-2)روانگرایی[1]

 در فرهنگ لغت مهندسی خاک و پی به معنای حالتی است که در آن، خاکهای ماسه­ای، بر اثر افزایش فشار آب حفره­ای، تنشهای موثر و متعاقباً مقاومت برشی خود را از دست می­دهند‍‍‍[1]. این کلمه اولین بار توسط آقایان Kubo، Mogami (1953) ابداع گردید[2].

پدیده روانگرایی ناشی از روند کاهش تنشهای موثر بر اثر تمایل به تراکم در خاکهای اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده را می­توان به دو گروه اصلی روانگرایی جریانی[2] و تحرک سیکلی[3] طبقه­بندی نمود.

پدیده روانگرایی جریانی بندرت رخ می­­دهد، اما زمانی که رخ می­دهد، خسارات بسیار زیادی را بهمراه خواهد داشت و آثار مخربتری دارد. در عوض، پدیده روانگرایی بصورت تحرک سیکلی در دامنه گسترده­تری از شرایط نوع ساختگاه و خاک رخ می­دهد و اثرات آن نیز از کم اهمیت تا خسارات زیاد طبقه­بندی می­شود.

1-3)روانگرایی جریانی

این حالت روانگرایی که مهمترین اثرات را میان کلیه پدیده­های مربوط به روانگرایی بهمراه دارد، در اثر افزایش تنش برشی استاتیکی در برابر مقاومت برشی خاک و تنها در خاکهای سست، با مقاومت پسماند پایین  رخ می­دهد[3]. گسیختگی ناشی از روانگرایی جریانی، معمولاً با سرعت گسترش بالا و فواصل طولانی که مصالح روان شده اغلب حرکت می­نمایند مشخص می­گردد. بعنوان مثال در شکل(1-1)، مدفون شدن یک روستا پس از رخداد این نوع روانگرایی را مشاهده می نمایید.

شکل (1-1): روستای Yungay (الف)، قبل و (ب)، بعد ازمدفون شدن زیر زمین لغزه ناشی از زلزله عظیم Peruvian (1970)[2].

1-4)تحرک سیکلی

تحرک سیکلی بر عکس روانگرایی جریانی، زمانی رخ می­دهد که تنش برشی استاتیکی، کمتر از مقاومت خاک روان شده باشد و تحت اثر یک تحریک زلزله، در یک لحظه بر اثر افزایش فشار آب حفره­ای از مقاومت خاک تجاوز ­نماید. این تغییر شکلها در حین رخداد زلزله هم در اثر تنشهای سیکلی و هم در اثر تنشهای استاتیکی ایجاد شده و شامل دو حالت مجزای، انتشار جانبی[4] و روانگرایی سطحی[5] می­باشد.

1-4-1) انتشار جانبی

این تغییر شکلها در زمینهای با شیب ملایم و یا در سطوح بدون اتکای جانبی، مثل دیواره­های ساحلی رودخانه­ها و یا در نواحی ساحلی دریاها رخ می­دهد. حالت فوق علاوه بر خاکهای ماسه­ای سست می ­تواند در خاکهای ماسه­ای متراکم نیز رخ دهد[3]. تغییر شکلهای رخداده می- توانند باعث آسیب­رسانی به سازه­های حیاتی و بخشهای مهم گردند. در اشکال( 1-2 و 1-3) آسیبهای وارده بر یک پل و خط لوله­ی مدفون را مشاهده می­نمایید.

شکل (1-2): پل Million Dollar بعد از زلزله آلاسکا (1964)]4[.

شکل (1-3): آسیب های وارد بر خط لوله ناشی از انتشار جانبی خاک]5[.

1-4-2) روانگرایی سطحی

گسیختگی های مربوط به این روانگرایی در اثر جریان رو به بالای آب که به هنگام استهلاک اضافه فشار منفذی در حین زلزله بوجود می­آید رخ می­ دهند و برای رسیدن به تعادل هیدرولیکی، این گسیختگی ممکن است پس از اتمام لرزشهای زمین رخ دهد. از نشانه­ های این نوع روانگرایی می­توان انحراف مفرط از حالت قائم را نام برد (شکل1- 4 ).

شکل (1-4): انحراف مفرط از حالت قائم پل ریلی Rio Bananito در زلزله کاستاریکا (1991)]4[.

1-5)روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی

   روش های مقابله در برابر پدیده روانگرایی، با توجه به نحوه عملکرد به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:

1.روش های جلوگیری از رخداد روانگرایی (روش های جلوگیری از افزایش فشار آب حفره ای).

  1. روش های کاهش خسارت وارده در رخداد روانگرایی ناشی از زلزله(روش های استهلاک اضافه فشار آب حفره ای).

 با توجه به اینکه برخی از روش های اصلاح خاک تا حدودی هر دو هدف فوق را بر آورده می سازند، لذا طبقه بندی مذکور در تمامی موارد صحیح نبوده و تا حدود زیادی ساده سازی شده است.

 1-5-1) شرح عمومی روش های مقابله در برابر رخداد روانگرایی

      جلوگیری از رخداد روانگرایی با افزایش مقاومت سیکلی زهکشی شده، همچنین با افزایش مقاومت در برابر تغییر فرم یا با استهلاک اضافه فشار آب منفذی قابل دستیابی می باشد. مقاومت در برابر روانگرایی را می توان  با فاکتور های ذیل افزایش داد که در ادامه به شرح آنها می پردازیم :

  1. دانسیته بالا.
  2. توزیع دانه بندی مناسب جهت عدم رخداد روانگرایی.
  3. پایدار سازی اسکلت ذرات خاک.
  4. پائین آوردن درصد اشباع خاک .

    همچنین امکان رخداد پدیده روانگرایی تحت شرایط تنش، تغییر فرم و فشار آب منفذی زائد ذیل تقریبا از  می رود:

  1. استهلاک آنی اضافه فشار آب منفذی.
  2. جلوگیری از انتشار اضافه فشار آب منفذی از لایه روانگرای احاطه کننده.
  3. کاهش نرخ تنش برش بر فشار موثر سر بار با افزایش فشار موثر سر باره.
  4. تغییر فرم برشی کمتر زمین در حین رخداد زلزله.

روش های مقاوم سازی خاک در برابر رخداد روانگرایی و اصول آنها را در جدول (1-1) مشاهد می نمائید.

تعداد صفحه :145

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *