دانلود پایان نامه

شکل 2-4- نمایش نحوه نصب دیوارهای آببند به منظور کاهش اثرات روانگرایی خاکهای اطراف تونل [3].
در شکل 2-5 نمونهای از نتایج تحلیل صورت گرفته بوسیله لیو و سونگ [3] به روش المان محدود، به منظور بررسی تاثیر نصب دیوار آببند بر میزان برکنش سازه و آماس سطح زمین نشان داده شده است. دیوارهای آببند قادرند با کاهش و یا حتی حذف جریان و تغییر شکل برشی خاکهای روانگرا میزان این برکنش را کاهش دهند، اما قادر به ممانعت از توسعه اضافه فشار منفذی و در نتیجه روانگرایی خاکهای محدوده فضای زیرزمینی نیستند. بطوریکه میزان اضافه فشار منفذی در خاکهای اطراف میتواند بزرگتر یا کوچکتر از مقدار آن در فقدان دیوارهای آببند باشد. نحوه تاثیر دیوار آببند بر مقادیر اضافه فشارهای منفذی ایجادشده در خاکهای اطراف سازه در اثر روانگرایی، به نوع و چگالی نسبی خاک و بزرگای زمینلرزه بستگی دارد.

شکل2-5- وضعیت برکنش سازه و آماس سطح ناشی از آن الف) قبل، ب) بعد از نصب دیوارهای آببند [3].
شکل 2-6 از تحلیل انجام گرفته بوسیله لیو و سونگ [3] اقتباس شده است. همانطور که در این شکل دیده میشود، نصب دیوارهای آببند موجب کاهش نشست سازه زیرزمینی در طی فرایند تحکیم پس از روانگرایی میگردد. میزان نشست در هر یک از دو وضعیت نشان داده شده در این شکل، برابر با اختلاف نقطه حداکثر نمودار و جابجایی باقیمانده سازه پس از فرایند تحکیم است.

شکل 2-6- تاثیر نصب دیوار آببند بر جابجایی قائم سازه زیرزمینی [3].
کاهش فاصله جانبی دیوار آببند از تونل و نیز افزایش پارامترهایی نظیر مدول، نفوذپذیری و ضخامت دیوارهای آببند موجب کاهش میزان فشار برکنش سازه میشود. این پارامترها به همراه فشار جانبی موثر بر دیوارهای آببند بایستی در طراحی این دیوارها مدنظر قرار بگیرند.
اگرچه دیوارهای آببند قادر به مهار کردن فشار برکنش سازههای زیرزمینی در طی بارگذاریهای زلزله و نشستهای متناظر بعد از آن هستند، اما این دیوارها در بسیاری از موارد قادر به ممانعت از توسعه اضافه فشار منفذی و حذف کامل جابجایی قائم سازهها نیستند. بنابراین این روش معمولا بایستی با سایر روشها نظیر تراکم خاک، نصب زهکش شنی و … ترکیب گردد [3].
2-4- روشهای مختلف ارزیابی پتانسیل روانگرایی در یک عمق معین از نهشتههای خاکی
هدف از ارزیابی پتانسیل روانگرایی، طراحی مقاوم لرزهای سازههای خاکی، شریانهای حیاتی و پیهای بناها با در نظر گرفتن روانگرایی خاکهای اطراف است [5، 26]. در پی خسارات چشمگیری که روانگرایی در طی زمینلرزههای نیگاتا و آلاسکا در سال 1964 بر جای گذاشت، مطالعات گستردهای در رابطه با آن صورت گرفته و روشهای آزمایشگاهی و نیز روابط تجربی متعددی برای ارزیابی پتانسیل روانگرایی در اعماق مختلف نهشتههای خاکی ارائه شده است [7]. بدلیل مشکلات موجود در تهیه نمونههای دست نخورده از خاکهای فاقد چسبندگی و ایجاد شرایط صحرایی در نمونهها، بسیاری از مهندسین ترجیح میدهند که روشهای تجربی را برای مطالعه خود انتخاب نمایند [4].
در بخشهای بعدی ، به ترتیب، شرح مختصری از روشهای آزمایشگاهی و روابط تجربی مذکور ارائه خواهد شد.
2-4-1- روشهای آزمایشگاهی موجود برای ارزیابی پتانسیل روانگرایی
روشهای آزمایشگاهی موجود بر مبنای مقایسه تنش برشی ایجاد شده در اثر زلزله با تنشی که منجر به روانگرایی نمونههای معرف در آزمایشگاه میشود، میباشند. شکل2-7-الف و ب، به ترتیب، وضعیت تنش در یک جزء کوچک از خاک در صحرا را قبل و پس از وقوع زلزله نشان میدهد. در این شکل و به ترتیب به معنی تنش موثر قائم و تنش موثر افقی میباشد. K0 ضریب فشار خاک در حالت سکون است. همانطور که دیده میشود در اثر ارتعاش خاک در حین زلزله، تنش برشی تناوبی با دامنه بر روی جزء خاک اعمال میشود. بنابراین هرگونه آزمون آزمایشگاهی برای مطالعه پدیده روانگرایی، باید بهگونهای اجرا شودکه شرایط یک تنش قائم ثابت و یک تنش برشی تناوبی را در روی یک صفحه از نمونه خاک بوجود آورد.
تا به حال روشهای آزمایشگاهی مختلفی به منظور بررسی پدیده روانگرایی ابداع شده است که در این میان آزمایشهای سه محوری دینامیکی و آزمایش برش ساده دینامیکی معمولترین روشهای مورد استفاده میباشند [27].

مطلب مرتبط :   منبع تحقیق درمورد هزینه حقوق صاحبان سهام و تصمیمات ساختار سرمایه

شکل 2-7- وضعیت تنش در یک جزء کوچک خاک در صحرا الف) قبل از وقوع زلزله ب) پس از زلزله [27].
برای تعیین ناحیهای که در صحرا روانگرایی خاک به علت زلزله از آن شروع میشود، پنج گام
کلی وجود دارد:
الف) مشخص نمودن زلزله طرح؛
ب) به دست آوردن تاریخچه زمانی تنش برشی ناشی از زلزله در اعماق مختلف لایه ماسهای؛
ج) تبدیل تاریخچه زمانی تنش برشی به m نوسان مهم با تنش یکنواخت: در این مرحله با تبدیل تاریخچه زمانی تنش برشی به m نوسان مهم با تنشهای یکنواخت، مقدار تنشهای تناوبی یکنواخت بصورت تابعی از عمق ترسیم میشود. مقادیر تعداد نوسان تنشهای مهم بر حسب بزرگی زلزله در جدول 2-1 ارائه شده است. یک روش ساده برای تعیین تنش برشی یکنواخت بوسیله سید وادریس در سال 1971 پیشنهاد شده است. در این روش ستونی از خاک به ارتفاع z و سطح مقطع واحد در داخل لایهای از نهشته ماسهای در نظر گرفته میشود (شکل 2- 8). با فرض اینکه ستون خاک بصورت یک جسم صلب رفتار کند، حداکثر تنش برشی در عمق z، ناشی از بیشینه شتاب سطحی خاک (amax)، با رابطه زیر نمایش داده میشود:
(2-3)
که در آن، حداکثر تنش برشی، وزن مخصوص خاک و شتاب ثقل زمین است.
با توجه به اینکه ستون خاک یک محیط شکلپذیر است، رابطه (2-3) بصورت رابطه زیر تصحیح میگردد:
(2-4)
که در آن، ضریب کاهش تنش به منظور لحاظ نمودن انعطافپذیری خاک است. سید و ادریس تنشهای یکنواخت نوسانات مهم را طبق رابطه زیر پیشنهاد کردند: