بررسی مقایسه نشست میکروپایل ها به روش های عددی و تئوری و آزمایش های میدانی در خاک های ماسه ای

عنوان:

مقایسه نشست میکروپایل ها به روش های عددی،تئوری وآزمایش های میدانی در خاکهای ماسه ای

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات: 145  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

فهرست

عنوان                                                                                                                                            صفحه

فصل اول  : معرفی ریزشمع ها

• ریزشمع ها ………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
• بررسی مطالعات انجام شده………………………………………………………………………………………………………………………….. 4
• موارد استفاده از ریز شمع در مهندسی ژئوتکنیک…………………………………………………………………………………………… 4
• معرفی ریز شمع……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 7
• سیستم های طبقه بندی ریز شمع ها…………………………………………………………………………………………………………….. 8
  • طبقه بندی ریز شمع ها بر اساس فلسفه طراحی و عملکرد………………………………………………………………………………. 9
  • طبقه بندی ریز شمع ها بر اساس روشهای اجرایی ساخت و تزریق…………………………………………………………………… 13
• روش اجرای متداول در ایران……………………………………………………………………………………………………………………….. 15

1-6-1    حفاری……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 15

1-6-2    لوله‌کوبی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 16

1-6-3    تزریق ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  17

• مشخصات تزریق…………………………………………………………………………………………………………………………………. 18

1-6-4   تسلیح و نصب فلنج …………………………………………………………………………………………………………………………………… 19

1=7      آزمایشات بارگذاری…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 20

1=7-1  آزمایش بارگذاری فشاری……………………………………………………………………………………………………………………………… 20

1=7-2  آزمایش بارگذاری کششی……………………………………………………………………………………………………………………………… 21

1=7=3  آزمایش بارگذاری جانبی………………………………………………………………………………………………………………………………. 21

1=8     ماشین آلات و تجهیزات………………………………………………………………………………………………………………………………… 22

1-8-1  ماشین حفاری …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 22

1-8-2  لوله کوب……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 22

1-8-3 لوله مشبک…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 22

الف

عنوان                                                                                                                                             صفحه

فصل دوم : مبانی طراحی

• مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  23
• طراحی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………  25
• مقاومت اسمی پیوند دوغاب و خاک………………………………………………………………………………………………………………..  29
• طراحی ریز شمع………………………………………………………………………………………………………………………………………….  30
  • طراحی ژئوتکنیکی……………………………………………………………………………………………………………………………………. 30
    • ظرفیت ژئوتکنیکی پیوند……………………………………………………………………………………………………………………………. 30

2-5     بار مجاز محوری فشاری و کششی ژئوتکنیکی طول پیوند، (روش SLD )…………………………………………………………..  32

2-6     مقاومت طراحی ژئوتکنیکی محوری طول پیوند در کشش و فشار،(روش LFD) …………………………………………………  32

2-7     طراحی سازه ای ریز شمع……………………………………………………………………………………………………………………………..  33

2-8     ظرفیت سازه ای طول غلاف شده ریز شمع…………………………………………………………………………………………………….  36

2-8-1 طول غلاف شده ریز شمع (طراحی با بار سرویسSLD) ………………………………………………………………………………….  37

2-8-2 طول غلاف شده ریز شمع( (LFD ) طراحی با بار ضریب دار ) ………………………………………………………………………..  37

2-9     طول غلاف نشده ریز شمع…………………………………………………………………………………………………………………………..  38

2-9-1 طول غلاف نشده ریز شمع(بار طراحی یا بار سرویسSLD)………………………………………………………………………………  40

2-9-2 طول غلاف نشده ریز شمع (طراحی با بار ضریب دار LFD) ……………………………………………………………………………  41

2-10   ظرفیت باربری ژئوتکنیکی کف ……………………………………………………………………………………………………………………  42

2-11  تاثیر گروه بر ریز شمع های تحت بار محوری………………………………………………………………………………………………….  42

2-12  ضرایب اطمینان …………………………………………………………………………………………………………………………………………..  43

2-12-1 ژئوتکنیکی………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  43

2-13  طول غلاف شده ریز شمع………………………………………………………………………………………………………………………………  49

2-14  طول غلاف نشده ریز شمع…………………………………………………………………………………………………………………………….  50

2-15  بار مجاز کششی مربوط به آزمایش در محل……………………………………………………………………………………………………..  50

2-16  ظرفیت پیوند دوغاب به فلز……………………………………………………………………………………………………………………………  50

2-17  طراحی طول نفوذ غلاف در دوغاب (طول پلانج) ……………………………………………………………………………………………  51

2-18  سازگاری کرنش ها ما بین اعضای سازه ای …………………………………………………………………………………………………….  52

ب

فصل سوم : مدلسازی با نرم افزار PLAXIS

3-1    مدل سازی با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی PLAXIS………………………………………………………………………………  57

3-1-1 معرفی نرم افزار…………………………………………………………………………………………………………………………………………….  57

3-2   المان ها و مدل های رفتاری…………………………………………………………………………………………………………………………….  66

3-2-1 معرفی المان های شبکه اجزای محدود…………………………………………………………………………………………………………….  66

3-2-2 نوع مدل……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  67

3-2-3 معرفی انواع مدل های رفتاری در نرم افزار PLAXIS………………………………………………………………………………………..  68

3-3     مدل سازی ریز شمع ها توسط نرم افزار Plaxis……………………………………………………………………………………………..  71

فصل چهارم : مطالعه موردی

4-1    مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  81

4-2   مسئله ی 1…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  81

4-2-1 طراحی به صورت دستی با استفاده از روابط آیین نامه FHWA………………………………………………………………………….  83

4-2-1-1 بارگذاری سازه…………………………………………………………………………………………………………………………………………  83

4-2-1-2 طراحی سازه ای میکروپایل………………………………………………………………………………………………………………………..  84

4-2-1-3 طراحی ژئوتکنیکی میکروپایل…………………………………………………………………………………………………………………….  85

4-2-1-4 طراحی میکروپایل بر مبنای کنترل لاغری (  ) …………………………………………………………………………………..  87

4-2-2 مدلسازی با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی PLAXIS…………………………………………………………………………………  88

4-3     مسئله 2………………………………………………………………………………………………………………………………………………………  91

4-3-1 طراحی به صورت دستی با استفاده از روابط آیین نامه FHWA………………………………………………………………………….  92

4-3-1-1 بارگذاری سازه………………………………………………………………………………………………………………………………………..  92

4-3-1-2 طراحی سازه ای میکروپایل……………………………………………………………………………………………………………………….  93

4-3-1-3 طراحی ژئوتکنیکی میکروپایل……………………………………………………………………………………………………………………  94

4-3-1-4  طراحی میکروپایل بر مبنای کنترل لاغری (  )………………………………………………………………………………….  95

4-3-2 مدلسازی با استفاده از نرم افزار اجزای محدودی PLAXIS……………………………………………………………………………….  97

4-4 نشست شالوده بر اساس محاسبات تئوریک ……………………………………………………………………………………………………….  100

4-5 آزمایشهای کنترلی ریز شمع……………………………………………………………………………………………………………………………..  103

4-5-1 نحوه بار گذاری ریز شمع…………………………………………………………………………………………………………………………….  104

4-5-2 روش انجام آزمایش…………………………………………………………………………………………………………………………………….  104

4-5-2-1 آزمایشهای تخریبی………………………………………………………………………………………………………………………………….  104

4-5-2-2 آزمایشهای غیر تخریبی……………………………………………………………………………………………………………………………  105

پ

4-5-3 ابزار آزمایش………………………………………………………………………………………………………………………………………………  105

4-5-4 نتایج حاصل از تست های تخریبی و غیر تخریبی……………………………………………………………………………………………  106

4-6 بررسی پارامتریک مولفه های مهم موجود در ریز شمع…………………………………………………………………………………………  109

4-6-1 بررسی اثر طول ریز شمع بر نشست فونداسیون………………………………………………………………………………………………  109

4-6-2 بررسی اثر تعداد ریز شمع بر نشست فونداسیون……………………………………………………………………………………………..  110

4-6-3 بررسی اثر زاویه ی ریز شمع بر نشست فونداسیون…………………………………………………………………………………………  111

فصل پنجم : جمع بندی و نتیجه گیری

5-1    مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………  115

5-2   نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  115

5-3 پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  116

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                       صفحه

فصل اول معرفی ریزشمع ها

1-1 آرایش پیشنهادی ریزشمع برای تقویت سازه موجود…………………………………………………………………………………………..3

1-2 استفاده از شبکه ریز شمع های قائم و مایل جهت تقویت سازه موجود…………………………………………………………………3

1-3 نمونه ای از کاربردهای ریز شمع………………………………………………………………………………………………………………………6

1-4 مراحل نصب ریز شمع با استفاده از لوله جدار محافظ…………………………………………………………………………………………7

1-5 ریز شمع های نوع 1 (بارگذاری مستقیم)…………………………………………………………………………………………………………10

1-6 ریز شمع های نوع 2  (المان مسلح کننده خاک)……………………………………………………………………………………………….11

1-7 نمونه ای از کاربرد ریز شمع‌های نوع 1…………………………………………………………………………………………………………..11

1-8 نمونه ای از کاربرد ریز شمعهای نوع 2…………………………………………………………………………………………………………..12

1-9 طبقه بندی ریز شمعها بر اساس روش تزریق……………………………………………………………………………………………………14

1-10 نمونه ای از دستگاه های حفاری میکروپایل……………………………………………………………………………………………………15

1-11 نمونه ای از لوله و دستگاه لوله کوب…………………………………………………………………………………………………………….17

1-12 دستگاه تزریق شامل سه بخش میکسر اولیه، میکسر ثانویه و پمپ تزریق………………………………………………………….18

1-13 تسلیح و نصب فلنج در میکروپایل………………………………………………………………………………………………………………..20

            ت

      فصل دوم مبانی طراحی

2-1 طول چسبندگی در ریز شمع……………………………………………………………………………………………………………….26

2-2 جزئیات اجزای تسلیح ریز شمع……………………………………………………………………………………………………………………..34

2-3 مقایسه ای از ماکزیمم بار های آزمایشهای مربوط به ریز شمع و میخ کوبی، و انکر……………………………………………….46

2-4 جزئیات مربوط به انتقال بار از طریق طول نفوذ غلاف در لایه باربر…………………………………………………………………….53

2-5 تغییرات انتقال بار از طریق طول نفوذ در لایه باربر پیوند با افزایش بار وارده……………………………………………………….54

                                                 فصل سوم مدلسازی با نرم افزار PLAXIS

3-1 ورودی نرم افزار……………………………………………………………………………………………………………………………….58

3-2 محاسبات نرم افزار……………………………………………………………………………………………………………………………62

3-3 خروجی نرم افزار…………………………………………………………………………………………………………………………….65.

3-4 نمودار نرم افزار……………………………………………………………………………………………………………………………….66

    ح

3-5 نمایی از المان های موجود در نرم افزار Plaxis……………………………………………………………………………………67

3-6 نمایی از تنش های نرمال و برشی………………………………………………………………………………………………………..70

3-7 پلان فونداسیون میکروپایل………………………………………………………………………………………………………………….73

3-8 نمونه ی مدل ساخته شده در نرم افزار………………………………………………………………………………………………….73

3-9 نمای مش بندی شده مدل…………………………………………………………………………………………………………………..75

3-10 محاسبه ی تنش های اولیه در فاز Initial………………………………………………………………………………………….76

3-11 فاز اول مدل سازی میکرو پایل………………………………………………………………………………………………………….77

3-12 فاز دوم از مدل سازی میکرو پایل……………………………………………………………………………………………………..78

3-13 فاز سوم از مدل سازی میکرو پایل…………………………………………………………………………………………………….79

                                                 فصل چهارم مطالعه موردی

4-1 پلان فونداسیون میکروپایل…………………………………………………………………………………………………………………81

4-2 مراحل اجرای میکروپایل…………………………………………………………………………………………………………………….82

4-3 جزییات میکروپایل……………………………………………………………………………………………………………………………82

4-4 شمای کلی از مدل فونداسیون به همراه میکروپایل ها……………………………………………………………………………..88

4-5 نمای مش بندی شده مدل…………………………………………………………………………………………………………………..89

4-6 تنش های اولیه قیل از احداث فونداسیون………………………………………………………………………………………………89

4-7 مش تغییر یافته ی مدل بعد ار بارگذاری……………………………………………………………………………………………….90

4-8 پلان فونداسیون میکروپایل………………………………………………………………………………………………………………….91

4-9 شمای کلی از مدل فونداسیون به همراه میکروپایل ها……………………………………………………………………………..97

4-10 نمای مش بندی شده مدل…………………………………………………………………………………………………………………97

4-11 تنش های اولیه قیل از احداث فونداسیون……………………………………………………………………………………………98

4-12 مش تغییر یافته ی مدل بعد ار بارگذاری……………………………………………………………………………………………..98

4-13 تغییر مکان قائم مدل………………………………………………………………………………………………………………………..99

4-14 نشست الاستیک گروه شمع……………………………………………………………………………………………………………..101

4-15 نشست فونداسیون به ازای طول های مختلف ریز شمع………………………………………………………………………..110

4-16 نشست فونداسیون به ازای تعداد مختلف ریز شمع………………………………………………………………………………111

4-17 نمایی از زوایای مورد بررسی قرار گرفته ی ریز شمع…………………………………………………………………………112.

4-18 نشست فونداسیون به ازای زوایای مختلف ریز شمع……………………………………………………………………………113

چ

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                               صفحه

2-1 ضرایب اطمینان طراحی در حالتهای کششی و فشاری…………………………………………………………………………………………………27

2-2 اطلاعات لازم جهت تعیین ضریب a…………………………………………………………………………………………………………………………28

2-3 مقاومت اسمی پیوند به ازای رنج خاکهای مختلف………………………………………………………………………………………………………29

2-4 ماکزیمم بارهای بکار برده شده در آزمایش ریز شمعها، میخ کوبیها و انکرها………………………………………………………………….47

3-1 مشخصات واحدهای استفاده شده…………………………………………………………………………………………………………………………….72

3-2 مشخصات مصالح ژئوتکنیکی مدل…………………………………………………………………………………………………………………………..75

3-3 فازبندی مسئله………………………………………………………………………………………………………………………………………………………76

4-1 مقدار مقاومت اسمی………………………………………………………………………………………………………………………………………………86

4-2 نحوه اعمال گام های بارگذاری آزمایش تخریبی……………………………………………………………………………………………………….106

4-3 نحوه اعمال گام های بارگذاری آزمایش غیر تخریبی…………………………………………………………………………………………………108

4-4 نشست فونداسیون به ازای طول های مختلف ریز شمع…………………………………………………………………………………………….109

4-5 نشست فونداسیون به ازای تعداد مختلف ریز شمع………………………………………………………………………………………………….110

4-6 نشست فونداسیون به ازای زوایای مختلف ریز شمع………………………………………………………………………………………………..112

و......

پایان نامه بررسی رفتار خزشی خاک ماسه‌ای مسلح شده با الیاف ژئوسنتتیک در شرایط آزمایشگاهی

پایان­ نامه  کارشناسی ارشد

عنوان:

بررسی رفتار خزشی خاک ماسه‌ای مسلح شده با الیاف ژئوسنتتیک در شرایط آزمایشگاهی

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات:  115  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

رفتار تراکم‌پذیری خاک‌ها به نگرانی مهمی در مهندسی ژئوتکنیک تبدیل شده است. با اجرای ساختمان‌ها، خاکریزها و جاده‌ها، اغلب نشست‌های قابل توجهی رخ می‌دهد. از آنجائیکه نشست‌های دراز مدت در اثر خزش اتفاق می‌افتد، بنابراین محاسبه و پیش‌بینی نشست‌های خزشی اهمیت زیادی دارد. زمانی که خاک تحت بارگذاری ثابتی قرار می‌گیرد، با زایل شدن کامل فشار آب حفره‌ای، تغییرشکل‌هایی با گذشت زمان رخ می‌دهد که با عنوان تراکم ثانویه و یا خزش شناخته می‌شود. مکانیسم‌ها و فاکتورهای تأثیرگذار بر رفتار خزشی خاک‌های ماسه‌ای هنوز به طور کامل شناخته نشده است. در این مطالعه، آزمایش تحکیم یک بعدی تک‌مرحله‌ای، چندمرحله‌ای و بارگذاری-باربرداری بر روی نمونه‌های خاک ماسه‌ای رس‌دار مسلح نشده و مسلح شده باالیاف ژئوتکستایل انجام شده و تأثیر مسلح شدن خاک با الیاف ژئوتکستایل، تاثیر سطوح تنش، تاریخچه تنش و آب حفره‌ای بر تغییرشکل‌های خزشی مورد مطالعه قرار گرفته و مکانیسم خزشی با در نظر گرفتن لغزش‌، برخورد و تغییرشکل ذرات بیان شده است. نتایج به دست آمده براساس ارتباط تخلخل  و ضریب تراکم ثانویه شرح داده شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که در تنش‌های پایین تغییرشکل‌های خزشی در نمونه‌های اشباع بزرگتر از نمونه‌های خشک می‌باشد ولی با افزایش تنش، تغییرشکل‌های خزشی در نمونه‌های اشباع‌ کاهش و در نمونه‌های خشک افزایش می‌یابد. علاوه بر این در آزمایش بارگذاری-باربرداری، سرعت خزش بیشتر از آزمایش تک مرحله‌ای می‌باشد و این آزمایش در تسریع خزش موثر است. در نمونه‌های مسلح شده، با افزایش درصد ژئوتکستایل در تنش‌های یکسان، در نمونه‌های اشباع تغییرشکل‌های خزشی کاهش و در نمونه‌های خشک تغییرشکل‌های خزشی افزایش می‌یابد.

کلید واژه­ها: خزش، خاک ماسه رس‌دار، تحکیم یک بعدی، ژئوتکستایل، ضریب تراکم ثانویه.

فهرست مطالب

شماره و عنوان مطالب

صفحه

فصل اول: کلیات

1-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

1-2- بیشینه و روش تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………………………….3

1-3- اهداف ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….5

1-4- ترتیب پایان نامه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………5

فصل دوم: بیشینه تحقیق

2-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….8

2-2- تعریف خزش ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

2-3- تعریف ژئوسنتتیک ………………………………………………………………………………………………………………………………………10

2-3-1- تاریخچه ژئوسنتتیک ……………………………………………………………………………………………………………………………..11

2-4- هدف از بررسی تغییرشکل‌های خزشی …………………………………………………………………………………………………………11

2-5- بررسی های آزمایشگاهی و نظریه های مربوط به رفتار وابسته به زمان در خاک‌ها …………………………………………..13

2-6- تغییرشکل های خزشی در خاک‌های رسی ……………………………………………………………………………………………………19

2-6-1- آزمایش خزشی یک بعدی ………………………………………………………………………………………………………………………19

2-6-2- آزمایش خزشی سه محوری ……………………………………………………………………………………………………………………20

2-7- تغییرشکل های خزشی در خاک‌های ماسه ای ………………………………………………………………………………………………..22

2-7-1- آزمایش خزشی یک بعدی………………………………………………………………………………………………………………………..22

2-7-2- آزمایش خزشی سه محوری………………………………………………………………………………………………………………………23

2-8- فاکتورهای تاثیرگذار بر ضریب تراکم ثانویه …………………………………………………………………………………………………..25

2-8-1- ارتباط شاخص تراکم و ضریب تراکم ثانویه ………………………………………………………………………………………………25 2-8-2- ارتباط تراکم ثانویه و سطوح تنش …………………………………………………………………………………………………………….25

2-8-3- ارتباط تراکم ثانویه و فشار پیش تحکیمی …………………………………………………………………………………………………25

2-8-4- ضریب تراکم ثانویه رس های معدنی ایلیت، کائولونیت و اسمکتیت …………………………………………………………..28

2-8-5- تغییرات ضریب فشار در حالت سکون K₀ طی تراکم ثانویه ……………………………………………………………………….29

2-8-6- ارتباط کرنش و زمان ……………………………………………………………………………………………………………………………….30

2-9- رفتار خزشی خاک در سطح میکروسکوپیک …………………………………………………………………………………………………..32

2-9-1- خاک‌های رسی ………………………………………………………………………………………………………………………………………32

2-9-2- خاک‌های ماسه ای ………………………………………………………………………………………………………………………………….33 2-9-3- رفتار غیرخطی در تغییر شکل ماسه ………………………………………………………………………………………………………….33

2-9-4- رفتار خزشی ماسه در تنش های پایین ………………………………………………………………………………………………………34

2-9-5- رفتار خزشی و شکست ذرات ماسه در تنش‌های بالا …………………………………………………………………………………..35

2-10- تغییرات وابسته به زمان ساختار خاک …………………………………………………………………………………………………………37

2-11- خزش در ژئوسنتتیک ………………………………………………………………………………………………………………………………..38

فصل سوم: مواد و روش پژوهش

3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42

3-2- مصالح استفاده شده ……………………………………………………………………………………………………………………………………..44

3-2-1- خاک ماسه (ماسه اوتاوا) …………………………………………………………………………………………………………………………..44

3-2-2- خاک رس (رس کائولونیتی) ……………………………………………………………………………………………………………………..44

3-3- ژئوسنتتیک ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….45

3-3-1- ژئوتکستایل‌ها ………………………………………………………………………………………………………………………………………..45

3-3-1-1- ژئوتکستایل‌های بافنه نشده ………………………………………………………………………………………………………………..46

3-4- بررسی های آزمایشگاهی ……………………………………………………………………………………………………………………………..47 3-4-1- آزمایش دانه بندی ………………………………………………………………………………………………………………………………….47

3-4-2- آزمایش چگالی نسبی ……………………………………………………………………………………………………………………………..48

3-4-3- آزمایش حدخمیری …………………………………………………………………………………………………………………………………49

3-4-4- آزمایش حدروانی …………………………………………………………………………………………………………………………………….50

3-5- آماده سازی نمونه ها …………………………………………………………………………………………………………………………………..51

3-6- استاندارد دستگاه تحکیم ………………………………………………………………………………………………………………………………52

3-6-1- استاندارد بارگذاری آزمایش تحکیم یک بعدی ……………………………………………………………………………………………55

3-6-2- آزمایش‌های تک مرحله‌ای، چندمرحله‌ای و بارگذاری-باربرداری بر نمونه های ماسه رس‌دار مسلح نشده… 57

3-6-2-1- آزمایش خزشی تک مرحله‌ای ……………………………………………………………………………………………………………..58

3-6-2-2- آزمایش خزشی چندمرحله‌ای ………………………………………………………………………………………………………………58

3-6- 2-3- آزمایش خزشی بارگذاری-باربرداری …………………………………………………………………………………………………….58

3-6- 2-4- آزمایش‌های خزشی تک مرحله‌ای بر نمونه های ماسه ای مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل …………………….59

فصل چهارم: نتایج و یافته های پژوهش

4-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………61

4-2- نتایج آزمایش‌های تک مرحله‌ای، چندمرحله‌ای و بارگذاری – باربرداری بر نمونه های ماسه رس‌دار ……………….61

4-3- نتایج آزمایش‌های تک مرحله‌ای بر نمونه های ماسه رس‌دار مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل …………………………..69

4-4-  تاثیر آب منفذی بر شاخص تراکم (C_c) …………………………………………………………………………………………………75

4-5- تاثیر سطوح تنش بر ضریب تراکم ثانویه (C_α)………………………………………………………………………………………………..75

4-6- تاثیرمسلح کردن خاک با الیاف ژئوتکستایل بر تراکم ثانویه…………………………………………………………………………76

4-7- تاثیر تاریخچه تنش بر تراکم ثانویه………………………………………………………………………………………………………………..76

فصل پنجم: نتیجه گیری و بحث

5-1- نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….79

پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..81

فهرست منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..82

فهرست جدول­ها

شماره و عنوان جدول

صفحه

جدول‌3-1: مشخصات خاک رس مورد استفاده در آزمایش………………………………………………………………………………………..45

جدول‌3-2: مشخصات ژئوتکستایل استفاده شده در آزمایش………………………………………………………………………………………46

جدول‌3-3:  نتایج آزمایش چگالی نسبی خاک ماسه اوتاوا………………………………………………………………………………………….49

جدول‌3-4: نتایج آزمایش چگالی نسبی خاک رس……………………………………………………………………………………………………49

جدول‌3-5: نتایج آزمایش چگالی نسبی خاک ماسه رس‌دار………………………………………………………………………………………49

جدول‌3-6: نتایج آزمایش حدخمیری نمونه خاک رس……………………………………………………………………………………………….50

جدول‌3-7‌: نتایج آزمایش حدروانی نمونه ماسه رس‌دار…………………………………………………………………………………………….50

جدول‌3-8 : نتایج آزمایش حدروانی خاک رس…………………………………………………………………………………………………………51

جدول‌4-1: نتایج آزمایش‌های خزشی انجام شده بر نمونه های ماسه رس‌دار مسلح نشده…………………………………………….68

جدول‌4-2: نتایج آزمایش‌های خزشی انجام شده بر نمونه های ماسه رس‌دار مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل ……………….74

فهرست شکل­ها

شماره و عنوان شکل

صفحه

شکل1-1: مثالی از تغییرشکل خزشی برج پیزا- ایتالیا…………………………………………………………………………………………………….3

شکل 2-1: ارتباط کرنش- زمان در آزمایش تحکیم یک بعدی …………………………………………………………………………………10 شکل2-2: ارتباط کرنش-لگاریتم زمان تحت آزمایش تحکیم یک بعدی برروی خاک رس…………………………………….16

شکل2-3: تاثیر ضخامت نمونه بر تحکیم اولیه رس های عادی تحکیم یافته براساس منحنی فرضی A و B……….17

شکل2-4 : نیروهای مماسی و عمودی در برخورد ذرات……………………………………………………………………………………………….18

شکل2-5: ارتباط بین کرنش محوری-لگاریتم زمان را برای رس های عادی تحکیم یافته تحت تنش های انحرافی متفاوت  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..21

شکل2-6: ارتباط کرنش محوری-لگاریتم زمان رس بیش تحکیم یافته در بارگذاری تحکیم یک بعدی و  سه محوری زهکشی شده…………………………………………………………………………………………………………………………………23

شکل2-7: a) ارتباط بین کرنش برشی و لگاریتم زمان در ماسه تویورا در آزمایش سه محوری در تنش های انحرافی متفاوت، b) ارتباط بین کرنش برشی و لگاریتم زمان در ماسه تیلینگ در آزمایش سه محوری در تنش های انحرافی متفاوت…………………………………………………………………………………………………………………………………………24

شکل2-8: ارتباط ضریب تراکم ثانویه و فشار تحکیمی………………………………………………………………………………….25

شکل2-9: خطوط زمانی بجروم………………………………………………………………………………………………………………….26

شکل2-10: نتایج آزمایش  CRS و آزمایش تجکیم یک بعدی بر روی رس Jonquiere…………………………………..27

شکل2-11: حالت بیش تحکیمی بدست آمده ناشی از خزش و آزمایش بارگذاری-باربرداری…………………………….27

شکل2-12: ضریب تراکم ثانویه رس های معدنی مختلف با مایع منفذی متفاوت…………………………………………….28

شکل2-13:ارتباط غیرخطی مشاهده شده در منحنی کرنش و لگاریتم زمان ……………………………………………………31

شکل2-14: شکلa،  نشان دهنده پارامتر m در منحنی. شکلb منحنی I، IIو III درمنحنی  ε._z-logt………………..32

شکل2-15: افزایش کرنش‌های حجمی در ماسه کلکاروس و هاستون در فشار های متفاوت در آزمایش فشاری ایزوتروپ…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..34

شکل2-16: a: نیروهای عمودی، b: نیروهای مماسی در مدل خزشی گسسته کاهن………………………………………..35

شکل2-17: منحنی دانه بندی خاک ماسه‌‌ای قبل و بعد از آزمایش تحکیم یک بعدی………………………………………36

شکل3-1: مراحل انجام آزمایش‌های خزشی………………………………………………………………………………………………..43

شکل3-2: منحنی دانه بندی ماسه اوتاوا ……………………………………………………………………………………………………44

شکل3-3: تصویر ژئوتکستایل استفاده شده………………………………………………………………………………………………….47

شکل3-4: منحنی توزیع دانه بندی نمونه ماسه رس‌دار………………………………………………………………………………….48

شکل3-5: تصویر شماتیک دستگاه تحکیم…………………………………………………………………………………………………..52

شکل3-6: زهکشی قائم یک طرفه……………………………………………………………………………………………………………..52

شکل3-7: دستگاه تحکیم یک بعدی…………………………………………………………………………………………………………..53

شکل3-8: دستگاه تحکیم یک بعدی…………………………………………………………………………………………………………..53

شکل3-9: جزئیات دستگاه تحکیم………………………………………………………………………………………………………………54

شکل3-10: شکل عمومی نمودار تغییرشکل نمونه در مقابل زمان………………………………………………………………….54

شکل3-11: منحنی تغییرشکل–زمان با استفاده از روش لگاریتم زمان……………………………………………………………56

شکل4-1: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در آزمایش‌های خزشی تک مرحله‌ای در شرایط خشک و اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار در تنش های 300، 600 و 1200 کیلوپاسکال…………………………………………………………………………..63

شکل4-2: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در آزمایش‌های خزشی چند مرحله‌ای در شرایط خشک و اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار در تنش های 50-1200کیلوپاسکال…………………………………………………………………………………………64

شکل4-3: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در آزمایش‌های خزشی بارگذاری-باربرداری در حالت اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار در تنش های300، 600 و 1200 کیلوپاسکال…………………………………………………………………………………….64

شکل4-4: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در آزمایش‌های خزشی بارگذاری-باربرداری و تک مرحله‌ای در حالت اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار در تنش 600 کیلوپاسکال……………………………………………………………………………………………65

شکل4-5: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در آزمایش‌های خزشی بارگذاری-باربرداری و تک مرحله‌ای در حالت اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار در تنش 600 کیلوپاسکال……………………………………………………………………………………………65

شکل4-6: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در آزمایش‌های خزشی بارگذاری-باربرداری و تک مرحله‌ای در حالت اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار در تنش 1200 کیلوپاسکال…………………………………………………………………………………………66

شکل4-7: ارتباط ضریب تراکم ثانویه و تنش خزشی در آزمایش‌های خزشی چندمرحله‌ای در حالت خشک و اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار………………………………………………………………………………………………………..‌.‌……………………..66

شکل4-8: ارتباط ضریب تراکم ثانویه و تنش خزشی در آزمایش‌های خزشی تک مرحله‌ای در حالت خشک و اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار…………………………………………………………………………………………………………………………………67

شکل4-9: ارتباط بین نسبت تخلخل- لگاریتم تنش موثر در دو حالت خشک و اشباع بر روی نمونه ماسه رس‌دار………………………………………………………………………………………………………………………………………………………67

شکل4-10: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در نمونه ماسه رس‌دار اشباع مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% در تنش 1200 کیلوپاسکال در آزمایش تک مرحله‌ای………………………………………..70

شکل4-11: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در نمونه ماسه رس‌دار اشباع مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% در تنش 600 کیلوپاسکال در آزمایش تک مرحله‌ای………………………………………….70

شکل4-12: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در نمونه ماسه رس‌دار اشباع مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% در تنش 300 کیلوپاسکال در آزمایش تک مرحله‌ای………………………………………….71

شکل4-13: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در نمونه ماسه رس‌دار خشک مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% در تنش 1200 کیلوپاسکال در آزمایش تک مرحله‌ای………………………………………..71

شکل4-14‌: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در نمونه ماسه رس‌دار خشک مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% در تنش 600 کیلوپاسکال در آزمایش تک مرحله‌ای………………………………………….72 شکل4-15‌: ارتباط نسبت تخلخل با زمان در نمونه ماسه رس‌دار خشک مسلح شده با الیاف ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% در تنش 300 کیلوپاسکال در آزمایش تک مرحله‌ای …………………………………………72

شکل4-16‌: ارتباط ضریب تراکم ثانویه و تنش خزشی در آزمایش‌های خزشی تک مرحله‌ای در حالت خشک بر نمونه ماسه رس‌دار مسلح شده با ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% ……………………………………………..73 شکل4-17‌: ارتباط ضریب تراکم ثانویه و تنش خزشی در آزمایش‌های خزشی تک مرحله‌ای در حالت اشباع بر نمونه ماسه رس‌دار مسلح شده با ژئوتکستایل در درصدهای وزنی1/0-5/0-1% ………………………………………………………73

فهرست علائم اختصاری

علامت اختصاری	مفهوم یا توضیح
Cv	ضریب تحکیم اولیه
Cα	ضریب تراکم ثانویه
Cc	ضریب تراکم پذیری
e	تخلخل
e0	تخلخل اولیه
eEOP	تخلخل در پایان تحکیم اولیه
0σ	تنش 1 کیلو پاسکال
creepσ	تنش خزشی
t100	زمان شروع تغییرشکل‌های خزشی
zε	تغییرشکل قائم
k0	ضریب فشار خاک در حالت سکون
Φ	ضریب اصطکاک
OCR	نسبت بیش تحکیمی

مقدمه

رفتار تراکم پذیری خاک‌ها به نگرانی مهمی در مهندسی ژئوتکنیک تبدیل شده است. با اجرای ساختمان‌ها، خاکریزها، جاده‌ها و … اغلب نشست‌های قابل توجهی ایجاد می‌شود. این نشست‌ها را مخصوصاً زمانی می‌توان خیلی مهم تلقی نمود که فونداسیون سازه متشکل از لایه‌های عمیق رسی باشد. پیش‌بینی رفتار خاک بعد از ماه‌ها و یا سال‌ها با استفاده از دانش امروزی، چالش مهمی در مهندسی ژئوتکنیک می‌باشد. زمانی که خاک تحت بارگذاری ثابتی قرار می‌گیرد، باگذشت زمان تغییرشکل‌هایی را تجربه می‌کند که خزش نامیده می‌شود. تغییرشکل‌های وابسته به زمان، به خصوص زمانی که تغییرشکل‌های دراز‌مدت مطرح می‌شود، در مهندسی ژئوتکنیک اهمیت زیادی دارند. این تغییرشکل‌ها، شامل نشست سازه بر روی زمین‌های تراکم پذیر، حرکات شیب‌های طبیعی و یا گودبرداری شده، فشرده شدن زمین‌های نرم اطراف تونل و… می‌باشد.

استفاده از مصالح ژئوسنتتیک، از اواسط دهه هفتاد میلادی در دنیا اوج گرفته است. در بین این مصالح ژئوتکستایل‌ها و پس از آن ژئوممبرین‌ها بیشترین کاربرد را در بین مصارف گوناگون یافته‌اند. ژئوسنتتیک‌ها از مواد پلیمری تشکیل شده‌اند که همراه با مصالح طبیعی مثل خاک و سنگ در سازه‌های مهندسی بکار می‌روند. ژئوتکستایل‌ها عملکرد بسیار خوبی در رابطه با پخش و یکنواخت کردن تنش‌ها یا نیروها در یک سطح بیشتری داشته و به نحو مطلوبی مانع گسیختگی‌های نقطه‌ای و موضعی می‌شود. مصالح بنایی و خاکریزها تنش‌های فشاری را به نحو مطلوبی می‌توانند تحمل کنند در حالیکه درکشش ضعیف هستند. در حقیقت عملکرد الیاف در عمق معینی از خاک را می‌توان مشابه رفتار میلگردهای فولادی در بتن دانست. یک خصوصیات دیگر ژئوتکستایل‌ها، خاصیت ارتجاعی آن‌هاست و این امر موجب می شود که خاکی که با الیاف تقویت شده و تحت اثر بار خارجی دچار نشست شده است، بعد از حذف بار به حالت اولیه بر می‌گردد. مطالعات تئوری نشان می‌دهد که استفاده از الیاف ژئوتکستایل در خاک‌ها  باعث افزایش مقاومت و ضریب ارتجاعی خاک می‌شود ( محمد بلوچی، زینب قناد. 1389). با توجه به کاربرد ژئوسنتتیک‌ها، مطالعه تاثیرات آن‌ها بر رفتار خزشی ضروری بنظر می‌رسد.

• پیشینه تحقیق

خاک به عنوان مصالح ساختمانی در مهندسی عمران در طرح‌های مهمی به کار گرفته می‌شود. انسان روی خاک زندگی می‌کند و انواع مختلف سازه همانند خانه‌ها، راه‌ها، پل‌ها و … را احداث می‌نماید. بنابراین مهندسان عمران باید به خوبی خواص خاک از قبیل مبداء پیدایش، دانه‌بندی، قابلیت زهکشی آب، نشست، مقاومت برشی، ظرفیت باربری و غیره را مطالعه نموده و رفتار خاک را در نتیجه فعالیت انسان پیش‌بینی نمایند. تاریخچه فهم رفتار خزشی خاک‌های رسی به قرن 19 بر می‌گردد. از جمله مثال‌های کلاسیکی می‌توان به نشست برج پیزا در ایتالیا اشاره کرد، به‌طوری که بر اثر خزش، برج حدود 5/1 متر نشست کرده و به یک سمت کج شده است و هم‌اکنون نیز برج مستعد نشست کردن می‌باشد. انحراف برج حدود 5/5 درجه می‌باشد. شرایط ژئولوژیکی سازه و نشست متغیر با زمان در شکل‌1-1 آورده شده است.

شکل‌1-1‌: تغییرشکل خزشی-برج پیزا- ایتالیا

زمانی که خاک اشباع تحت بارگذاری ثابتی قرار می‌گیرد، با زایل شدن فشار آب حفره‌ای تنش‌های موثر با گذشت زمان افزایش می‌یابند، به عبارتی تحکیم اولیه اتفاق می‌افتد. مقدار قابل توجهی از نشست‌ها طی تحکیم اولیه اتفاق می‌افتد و نسبت تحکیم اولیه را می‌توان با استفاده از ضریب تحکیم C_v بیان نمود. بعد از زایل شدن کامل فشار آب حفره‌ای اگر بارگذاری برروی خاک حفظ شود، یک سری تغییرشکل‌های با گذشت زمان اتفاق می‌افتد که تراکم ثانویه یا خزش نامیده می‌شود. نسبت تراکم ثانویه را می‌توان با ضریب C_α بیان نمود. بنابراین محاسبه و پیش بینی این نشست‌های دراز مدت اهمیت زیادی دارد.

یک سری تحقیقاتی در زمینه ضریب تراکم ثانویه حدود یک دهه بعد از تئوری ترزاقی[1] (1925) به عمل آمد که بیانگر تراکم خاک‌های رسی در اثر زایل شدن فشار آب منفذی بود. مطالعات آزمایشگاهی انجام شده توسط تیلور[2] (1942) و بیوسمن[3] (1936) به طور واضح، تاثیر زمان بر تراکم پذیری رس را بیان می‌نمود. بیوسمن (1936) رابطه نشست-لگاریتم زمان را تحت تنش ثابت برای خاک‌های رسی به صورت خطی بیان نمود. تیلور (1942) برای اولین بار مدل وابسته به زمان را به منظور شرح رفتار خزشی خاک‌های رسی که در آن تحکیم اولیه و تراکم ثانویه به عنوان دو فرایند مجزا در نظر گرفته می‌شود را ارائه نمود. بجروم[4] (1967) به منظور شرح رفتار خزشی و فشار بیش تحکیمی ناشی از تاثیرات خزش، مدلی را که در آن تحکیم اولیه و تراکم ثانویه به صورت کوپل عمل می‌کنند، ارائه داد. اگرچه تحکیم اولیه و تراکم ثانویه از آغاز بارگذاری به صورت کوپل عمل می‌کنند، اما تراکم ثانویه در پایان تحکیم اولیه اتفاق می‌افتد. چون سرعت خزش پایین‌تر از تحکیم اولیه می‌باشد بنابراین تغییرشکل‌های خزشی را طی تحکیم اولیه نمی‌توان لحاظ نمود. زمانی که تحکیم اولیه زمان زیادی طول بکشد (به عنوان مثال برای لایه‌های ضخیم رسی) می‌توان تاثیر همزمان خزش و تحکیم اولیه را در نظر گرفت. بررسی‌های آزمایشگاهی انجام شده بر لایه‌های نازک رسی نشان می‌دهد که تحکیم اولیه در مدت زمان کوتاهی اتفاق می‌افتد، بنابراین خزش در مرحله تحکیم اولیه را می‌توان نادیده گرفت. ژانگ و همکاران[5] (2006)، مجیا و همکاران[6] (1988) با انجام آزمایش‌های خزشی تحکیم یک بعدی بر روی نمونه‌های ماسه‌ای در تنش‌های پایین به این نتیجه رسیدند که مقادیر تغییرشکل های خزشی در ماسه با افزایش سطوح تنش، افزایش می‌یابد.

مطالعات صورت گرفته در زمینه تغییرشکل‌های خزشی نشان می‌دهد، ترکیبات معدنی (مواد معدنی موجود در خاک)، سطوح تنش، تاریخچه تنش، مایع منفذی، شرایط زهکشی و ساختار خاک به عنوان پارامترهای مهم تأثیرگذار بر رفتار خزشی می‌باشند (سواجان وارادارجان[7]. 2011). اگرچه تأثیر این پارامترها بطور کامل مشخص نشده است، بنابراین در این مطالعه با استفاده از نتایج آزمایشگاهی تأثیر مسلح شدن خاک با الیاف ژئوتکستایل بر تغییرشکل‌های خزشی، تاثیر سطوح تنش، تاریخچه تنش و فشار آب حفره‌ای مورد مطالعه قرار گرفته و مکانیسم خزشی با در نظر گرفتن لغزش‌، برخورد و تغییرشکل ذرات شرح داده شده است....