نرم افزار GEOSLOPE ژئواسلوپ یکی از زیر مجموعه های نرم افزار ژئواستودیو است. GeoStudio مجموعه نرم افزارهایی جهت شبیه سازی (مدل سازی) ژئوتکنیکی و محیط جغرافیایی گسترده و رسیدن به تمام نیازها در مدل سازی می باشد. مجموعه GeoStudio شامل محصولات زیر می باشد:

  • SLOPE/W: تجزیه و تحلیل پایداری شیب
  • SEEP/W: تجزیه و تحلیل نشست آب های زیر زمینی
  • SIGMA/W: تجزیه و تحلیل فشار تغییر شکل
  • QUAKE/W: تجزیه و تحلیل دینامیکی زلزله
  • TEMP/W: تجزیه و تحلیل زمین گرمایی
  • CTRAN/W: تجزیه و تحلیل انتقال املاح
  • AIR/W: تجزیه و تحلیل جریان هوا
  • VADOSE/W: تجزیه و تحلیل منطقه هوادار و پوشش خاک

 

مجموعه نرم افزاری GeoStudio

مجموعه نرم افزاری GeoStudio

 

تحلیل پایداری گود با نرم افزار ژئو استودیو

تحلیل پایداری گود با نرم افزار GeoStudio

 

توضیح تفصیلی ماژول‌های GeoStudio

نرم افزار GeoStudio ماژول‌های متنوعی دارد که هریک برای تحلیل‌های مختلفی به کار گرفته می‌شوند:

  • ماژول SIGMA

تحلیل‌های تنش ـ کرنش سازه‌های خاکی در این محصول انجام می‌شوند. اندازه‌گیری میزان تنش‌ها، تغییرشکل و جابه‌جایی‌های به وجود آمده در سازه‌ی مدل‌سازی شده در این ماژول امکان‌پذیر است.

  • ماژول SEEP

در این محصول تحلیل تراوش آب‌های زیرزمینی در خاک، در شرایط جریان ماندگار و غیرماندگار انجام می‌شود. ماژول SEEP به منظور بررسی اثرات متقابل سازه‌های خاکی و جریان آب، مورد توجه مهندسان آب نیز هست. SEEP 3D در سال ۲۰۰۱ با قابلیت شبیه‌سازی سه‌بعدی حرکت آب در خاک ارائه شده است.

  • ماژول SLOPE

اساس کار نرم افزار GEOSLOPE ، برخلاف سایر ماژول‌های ژئواستودیو روش اجزای محدود (المان محدود) نیست. این ماژول که مخصوص تحلیل پایداری شیب‌ها و محاسبه‌ی ظریب اطمینان بحرانی آن‌ها است، به روش تعادل حدی عمل می‌کند.

  • ماژولQUAKE

در این بخش امکان انجام تحلیل‌های دینامیکی سازه‌های ژئوتکنیکی در اثر زلزله، انفجار یا ضربه برای کاربر فراهم است. شبیه‌سازی و تحلیل روانگرایی نیز در این بخش مورد بررسی قرار می‌گیرد.

  • ماژول TEMP

تحلیل توزیع دما در سنگ و خاک، در محیط این محصول صورت می‌گیرد. این توزیع دما می‌تواند در اثر تغییرات حرارتی زمین باشد.

  • ماژول VADOSE

در این محصول تحلیل اثرات شرایط محیطی بر خاک انجام می‌شود. از جمله این شرایط می‌توان به تابش خورشید، بارش برف و باران، رشد گیاهان و مواردی از این قبیل اشاره کرد.

  • ماژول CTRAN

حرکت املاح و آلاینده‌های زیست‌محیطی و اثر آن‌ها بر سازه‌های خاکی در این قسمت بررسی می‌شود.

  • ماژول AIR

در این محصول امکان تحلیل اندرکنش آب‌های زیرزمینی و هوای محبوس در محیط‌های متخلخل سنگی و خاکی فراهم است.

 

بسته نرم‌افزاری Geo Studio یک برنامه کامل ژئوتکنیکی برای تحلیل و طراحی است که قادر است تحلیل پایداری، تراوش، تنش/کرنش و لرزه‌ای را در انواع شیب‌های خاکی مسلح و غیرمسلح و به خصوص سدهای خاکی در شرایط استاتیکی، شبه استاتیکی و دینامیکی انجام دهد. مهم‌ترین نرم‌افزارهای این بسته‌ی نرم‌افزاری عبارتند از: Slope/w برای تحلیل پایداری، Seep/w برای تحلیل تراوش، Sigma/w برای تحلیل‌های تنش-کرنشی و Quake/w برای تحلیل‌های دینامیکی. همه نرم‌افزارهای ذکر شده به جز نرم افزار GEOSLOPE از روش اجزای محدود استفاده می‌کنند.

 

قابلیت های ژئواستودیو

قابلیت های ژئواستودیو

 

توضیح تفصیلی نرم افزار GEOSLOPE ژئواسلپ

نرم افزار GEOSLOPE نرم‌افزار پایداری شیب برای شیب‌های خاکی و سنگی است. SLOPE/W می‌تواند به شکل موثری هر دو دسته مسائل ساده و پیچیده برای انواع اشکال سطح لغزش، شرایط فشار آب خالص، خواص خاک و شرایط بارگذاری را تجزیه و تحلیل کند.

نرم‌افزار SLOPE/W نیز برخلاف بسیاری از نرم‌افزارهای مشابه مانند Plaxis، تنها از روش‌های ترسیمی و تعادل حدی که روش‌های محبوبی در تحلیل پایداری هستند، برای محاسبه پایداری استفاده می‌کند. همچنین این بسته‌ی نرم‌افزاری قابلیت مدل‌سازی توابع رفتاری زمانی و مکانی مانند تخلیه و پر شدن سریع مخزن، تفاوت‌های پارامتریک خاک در جهات مختلف و همچنین مدل مسلح کننده های خاک در انواع مختلف مهاری (انکر)، میخ (نیل) و ژئوگرید را دارد.

با توجه به طیف گسترده ویژگی‌های نرم افزار ژئواسلپ ، تقریبا برای تجزیه و تحلیل هر مسئله پایداری شیبی در پروژه‌های مهندسی ژئوتکنیک، عمران و معدن قابل استفاده است.

 

ویژگی‌های مهم نرم‌افزار ژئواسلپ

ویژگی‌های مهم نرم افزار GEOSLOPE ژئواسلپ (SLOPE/W)

 

ویژگی‌های مهم نرم‌افزار:

فشار آب خالص Pore-Water Pressure

فشار آب خالص (PWP) می‌تواند با استفاده از خطوط پیزومتریک، توابع فضایی یا نتایج حاصل از دیگر تحلیل‌های المان محدود GeoStudio انجام شود. مقادیر می‌تواند به صورت کانتورهایی روی هندسه برای نشان دادن مقادیر PWP در تحلیل‌ها نمایش داده شود.

تخلیه سریع Rapid Drawdown

تجزیه و تحلیل سریع تخلیه می‌تواند با استفاده از فشارهای آب خالص (PWP) که با استفاده از خطوط پیزومتریک، تحلیل‌های المان محدود گذرای GeoStudio و یا تکنیک تخلیه سریع چند مرحله‌ای تعریف شده است، هدایت شود.

مدل‌های مواد  Material Models

نرم افزار ژئواسلپ از لیستی از مدل‌های رفتاری مواد شامل موهر-کلمب، زهکشی نشده، غیرقابل نفوذ، مقاومت بالا، دوسویه، مقاومت ناهمسانگرد، موهر-کلمب فضایی و … پشتیبانی می‌کند.

طراحی حالت حدی

طراحی حالت حدی یا طراحی فاکتور مقاومت بار با مشخص کردن فاکتورهای جزئی روی بارهای دائمی/متغیر، ضرایب لرزه‌ای، خصوصیات مواد، ورودی‌های مقاومت و … انجام می‌شود.

 

آنالیز پایداری شیب‌ها

آنالیز پایداری شیب‌ها توسط نرم افزار GeoStudio

 

آنالیز پایداری شیب‌ها در نرم افزار GeoStudio

ماژول SLOPE در نرم‌افزار ژئواستودیو به‌ منظور بررسی پایداری سطوح شیب‌دار در یک سد خاکی همگن و یا ناهمگن و تعیین ضریب اطمینان (F.S) در طراحی شیب استفاده می‌شود. نرم‌افزار GeoStudio برخلاف سایر بخش‌ها، در برنامه‌ی SLOPE/W از روش المان محدود استفاده نمی‌کند و مجموعه‌ای از روش‌های ترسیمی مختلف را برای آنالیز پایداری به‌کار می‌گیرد. در طراحی شیب حداقل ضریب اطمینان پایداری یک است، اما معمولاً در طراحی شیب ضریب اطمینان را حداقل برابر با ۱.۳۵ در نظر می‌گیرند.

تعیین ضریب اطمینان در نرم افزار ژئواسلپ به‌طور پیش‌فرض با استفاده از روش‌های تعادل حدی نظیر Janbu، Ordinary و Bishop انجام می‌شود. معمولاً همراه با این روش‌ها برخی روش‌های دیگر نظیر GLE، Spencer و Morgenstern-Price نیز استفاده می‌گردد.

از دیگر ویژگی‌های ماژول SLOPE می‌توان به بررسی شیب پایین‌دست سد در شرایط زه ثابت، مقاوم‌سازی شیب پایین‌دست سد با روش‌های مختلفی نظیر اجرای مهار، نیلینگ و ژئوفابریک در بدنه سد اشاره کرد. این برنامه در بررسی شیب بالادست سد در شرایط افت سریع آب و افزایش مقاومت آن نیز کاربرد دارد. همچنین می‌توان از آن برای بررسی پایداری شیب یک سد در شرایط پایان ساخت، در شرایط جریان ماندگار و در حالت دینامیکی همراه با شتاب افقی زلزله نیز بهره برد.

 

توزیع مقاومت مصالح در آنالیز پایداری

در نرم افزار ژئواسلپ مدل‌های مختلفی برای توزیع مقاومت مصالح در آنالیز پایداری وجود دارد. قبل از استفاده از هر کدام از این مدل‌ها می‌توان پارامترهای پایه نظیر وزن مخصوص، چسبندگی، زاویه‌ی اصطکاک داخلی و … را با ویرایش اطلاعات پنجره‌ی Key in Material Properties برای مصالح تعریف کرد. از این مدل‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • Mohr-Coulomb
  • Undrained strength
  • No strength
  • Impenetrable Bedrock
  • Bilinear
  • Strength as a function of depth
  • Anisotropic strength
  • General data-point strength envelope
  • Strength using an anisotropic function
  • Frictional-Underlined combined models
  • SHANSEP

هرکدام از مدل‌های فوق بسته به ویژگی‌هایشان کاربردهای مختلفی دارند. مثلاً مدل SHANSEP بیانگر مقاومت به صورت یک تابع از لایه‌ی سربار است و برای خاک‌های خیلی نرم کاربرد دارد. این مدل می‌تواند مقاومت برشی زهکشی نشده را با در نظر گرفتن تنش موثر لایه‌ای سربار یا تنش موثر قائم درجا، نرمال کند. یا مثلاً Undrained combined models-Frictional یا مدل‌های مقاومت برشی زهکشی‌شده-اصطکاکی با توجه به فراوانی رس‌های نسبتاً نرم دریایی در کشورهای اسکاندیناوی کاربرد دارد. یا مثلاً مدل Strength using an anisotropic function مدل مقاومتی متداولی برای خاک‌های ناهمسان به‌شمار می‌رود.

 

روش Morgenstern-Price برای پایداری شیب

در ماژول SLOPE از روش‌های مختلفی برای تعیین پایداری شیب استفاده می‌شود. روش Morgenstern-Price یک روش ترسیمی تعادل حدی است که در آن با استفاده از تعادل برقرار کردن میان نیروها و لنگرها در هر مقطع لغزشی دلخواه ضریب اطمینان تعیین می‌گردد. در این روش هم نیروهای محوری و هم نیروهای برشی در محاسبات اعمال می‌شوند. برای تعیین مقطع لغزشی از روش Grid & Radius استفاده می‌شود.

 

تعیین مقطع لغزشی با روش Grid & Radius

در روش Grid & Radius در یک طرف شیب مجموعه‌ای از نقاط با ترسیم شبکه‌ای با ابعاد دلخواه و در طرف دیگر مجموعه‌ای از خصوط رسم می‌شود. اصطلاحاً به مجموعه‌ی نقاط، Grid و به مجموعه‌ی خطوط، Radius گفته می‌شود. در ادامه، نرم‌افزار دایره‌هایی به مرکز نقاط شبکه را به خطوط Radius مماس می‌کند. فاصله‌ی عمودی میان نقاط Grid و خطوط Radius برابر با اندازه شعاع در این دایره هاست. با استفاده از این دایره‌ها روی شیب مدنظر یک مقطع ایجاد و در نهایت ضریب اطمینان پایداری این مقطع تعیین می‌گردد.

در این نرم‌افزار برای هر نقطه به‌ تعداد خطوط Radius دایره رسم می‌شود. در نهایت، نرم‌افزار برای هر نقطه از میان دایره ‌های رسم‌شده و ضرایب اطمینان به ‌دست‌ آمده کمترین ضریب اطمینان را انتخاب می‌کند. کمترین ضریب اطمینان به‌عنوان ضریب اطمینان نهایی معرفی می‌شود. مقطعی که کمترین ضریب اطمینان را داشته باشد مقطع بحرانی (Critical Slip Surface) نامیده می‌شود.

 

آنالیز حرکت آب در خاک با نرم افزار GeoStudio

از نرم‌افزار GeoStudio با استفاده از ماژول SEEP برای بررسی شرایط تراوش و جریان آب در خاک استفاده می‌شود. از قابلیت‌های این ماژول می‌توان به آنالیز شرایط جریان ماندگار  (Steady State)محاسبه دبی عبوری از مقاطع مشخص، ترسیم تراز آب عبوری از درون خاک، ترسیم خطوط جریان و هم‌پتانسیل، ترسیم بردارهای سرعت و… اشاره کرد. این برنامه قادر است تا مدل گرافیکی را از هر قسمت به دلخواه به قسمت دلخواه دیگر وارد و در ادامه مدل گرافیکی موجود را برای آنالیز مدنظر کامل نماید. از دیگر ویژگی‌های این بخش می‌توان به اجرای پتوی رسی بالادست (پوشش نفوذناپذیر)، ارزیابی اثر کاهش نشت از پی و خاکریز، بررسی اثر تغییرات ضریب نفوذپذیری در میزان تراوش آب در پی و خاکریز، بررسی کارآیی خاکریز به ‌عنوان یک سد خاکی همگن و یا ناهمگن، ارائه راهکارهایی برای بهبود خواص خاکریز و… اشاره کرد.

 

آنالیز حرکت آب در خاک

آنالیز حرکت آب در خاک با نرم‌افزار ژئواستودیو

 

شرایط نیمه‌اشباع در نرم افزار GeoStudio

از قابلیت‌های ویژه ماژول SEEP در نرم‌افزار ژئواستودیو می‌توان به امکان مدل نمودن شرایط خاک نیمه اشباع اشاره کرد. نیمه‌اشباع بودن خاک تاثیر مستقیمی بر نفوذپذیری آن دارد. از آن‌جا که حباب‌های هوای موجود در خاک از حرکت راحت آب در خاک جلوگیری می‌کنند، نفودپذیری خاک در حالت نیمه اشباع نسبت به حالت اشباع کمتر است. کاربران حتماً باید در آنالیزهای خود خاک اشباع و غیراشباع را از یکدیگر تفکیک نمایند، چرا که آنالیز تراوش خاک‌های نیمه‌اشباع در حالت اشباع به نتایج اشتباه و غیرواقعی می‌انجامد. با تعریف تابع نفوذپذیری در نرم‌افزار ژئواستودیو می‌توان از بروز چنین خطایی جلوگیری کرد. نفوذپذیری در بازه تعریف ‌شده برای این تابع به ‌صورت خطی تغییر می‌کند و خارج از این بازه ثابت در نظر گرفته می‌شود. به این منظور باید دستور Hydraulic Conductivity  از بخش Hydraulic Functions انتخاب شود. با این کار پنجره‌ Conductivity Function  باز می‌شود و کاربران می‌توانند با ویرایش قسمت Function Number تنظیمات دلخواه خود را اعمال نمایند.

 

آنالیز دینامیکی سد خاکی همگن در نرم افزار GeoStudio

ماژول QUAKE در نرم‌افزار ژئواستودیو در آنالیز دینامیکی کاربرد دارد. به این منظور ابتدا فایل از آنالیز ماژول SEEP دریافت می‌گردد. آنالیز ماژول SEEP به کاربران کمک می‌کند تا با آنالیز اولیه شرایط برای آنالیز دینامیکی مسئله آماده شوند. برای انجام این آنالیز باید از گزارش یک زلزله که از قبل در نرم‌افزار توسط شرکت سازنده تعریف شده استفاده کرد. داده‌های این گزارش می‌تواند در صورت نیاز مطابق با خواسته‌های مسئله تغییر داده شود.

از مهم‌ترین قابلیت‌های ماژول QUAKE می‌توان به نمایش انیمیشنی ناشی از تغییرات زلزله و نمایش نواحی روانگرا شده اشاره کرد. انجام آنالیز پیش تحلیل و آنالیز دینامیکی سد و پی در اثر اعمال زلزله، بررسی تغییر پارامترهای تاثیرگذاری نظیر فشار آب منفذی، تنش قائم کل و تنش قائم موثر با عمق، نمایش دایره‌های Mohr و تعیین نواحی با پتانسیل روانگرایی در منطقه از دیگر ویژگی‌های کاربردی ماژول QUAKE به شمار می‌روند.

 

آنالیز دینامیکی سد خاکی همگن

آنالیز دینامیکی سد خاکی همگن در نرم‌افزار ژئواستودیو (SEEP)

 

آنالیز تنش- تغییر شکل در نرم‌افزار ژئواستودیو

آنالیز تنش- تغییر شکل سد خاکی ناهمگن در نرم‌افزار ژئواستودیو با استفاده از ماژول SIGMA انجام می‌گیرد. این بخش از نرم‌افزار به آنالیزهای تنش-کرنش، تنش درجا (In situ) و تحکیم اختصاص دارد. این آنالیزها به محاسبه تنش‌های قائم و افقی کل، بین‌ ذره‌ای، نشست با عمق و فشار آب حفره‌ای کمک می‌کنند. همچنین با آن‌ها می‌توان تغییرشکل‌های حاصل در خاک را مشاهده کرد.

 

آنالیز تنش-تغییر شکل

آنالیز تنش – تغییر شکل در نرم‌افزار ژئواستودیو (SIGMA)

 

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

 

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

 

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

 

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

 

مطالب مرتبط :