ایستاسازه
En Ar

خانه - خدمات ایستاسازه - پایدارسازی گود عمیق - انکراژ یا مهارگذاری خاک - مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ بر پایداری گود های عمیق شهری با استفاده از نرم افزار آباکوس

علی رغم مطالعات گسترده تحلیلی، تجربی و آزمایشگاهی به نظر می آید که پایداری گود های عمیق شهری به روش انکراژ در مدلسازی ها، از مقوله هایی است که در این راستا تحقیقات چندانی صورت نگرفته است. در تحقیق حاضر این مقوله مورد تجزیه و تحلیل و مطالعه قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی اثر ارتفاع، زاویه شیب، جنس خاک و فاصله بین انکر ها بر پایداری گودبرداری در روش انکراژ بوده است. در این تحقیق به بررسی رفتار دیواره های گودبرداری و عملکرد آن از قبیل جابجایی های افقی و قائم و پایداری آنها پرداخته شده است. روش تحقیق به این صورت است که ابتدا به شناسایی عوامل موثر بر جابه جایی گود بر اساس آیین نامه FHWA پرداخته شده است. این مطالعه با تحلیل مدل مذکور با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود و کمک شبیه سازی رایانه ای در نرم افزار آباکوس (ABAQUS) انجام گردیده است. استفاده از حالت های مختلف روش انکراژ خاک و همچنین حالت بدون انکراژ و تاثیر آنها بر جابه جایی های گود مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که کم و زیاد نمودن طول و زاویه انکرها، فاصله بین لایه های انکر و فاصله بین انکر تاثیر به سزائی در جابجائی، نشست لایه های خاک و ضریب اطمینان دارد.


1. مقدمه:


روش مهارگذاری (انکراژ)، یکی از پرکاربرد ترین روش های گودبرداری عمیق و پایداری گود ها می باشد که اساس آن افزایش تنش های مقاوم گوه گسیختگی خاک است. در این روش، جهت افزایش مقاومت برشی سطح گسیختگی شیروانی، همانند روش نیلینگ (میخکوبی) از یک عضو فولادی (کابل استرند یا میله)، استفاده می شود و با استفاده از نیروی پیش تنیدگی ایجاد شده در کابل، نیروی اصطکاک موجود در سطح گسیختگی و در نتیجه ضریب اطمینان پایداری گوه گسیختگی افزایش می یابد. به طورکلی به دلیل وابستگی این روش به تجهیزات خاص و نیروی انسانی ماهر، روش گرانتری نسبت به روش نیلینگ (میخکوبی) می باشد و استفاده از آن تنها در شرایطی که تغییر مکان های جداره گود و جابجایی ها در وضعیت نامطلوب قرار دارد، توصیه می گردد. در مقاله مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ، به شبیه سازی پایداری یک گود با استفاده از روش انکراژ (میل مهار) و به کمک نرم افزار ABAQUS پرداخته شده است و بررسی تغییر مکان ها و وضعیت تنش ها تحت بارگذاری های موجود در بالا دست گودبرداری مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پایداری گود مقاوم شده به روش انکراژ (میل مهار) تحت گودبرداری های با عمق های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است.


مشخصه هایی که به عنوان متغیر در مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ در نظر گرفته شده شامل موارد زیر می باشند:


1. شیب دیواره

2. جنس خاک

3. فاصله بین انکر ها

4. ارتفاع گود


سوال اصلی این تحقیق این است که عملکرد روش انکراژ در پایداری گود برای تغییرات در متغیرها به چه صورت می باشد؟ علی رغم مطالعات گسترده تحلیلی، تجربی و آزمایشگاهی، به نظر می رسد که پایداری گود های عمیق شهری به روش انکراژ در مدلسازی ها، از مقوله هایی است که در این راستا تحقیقات چندانی انجام نگرفته است. لذا در مقاله حاضر این مقوله مورد تجزیه و تحلیل و مطالعه قرار گرفته است. حقوقی و همکاران (1398) به معرفی روش انکراژ و طراحی انکراژ و نیلینگ برای پایدارسازی گودبرداری پرداخته اند. در مناطق شهری با افزایش جمعیت، عمق گودبرداری ها برای ساخت و سازها رو به افزایش است. برای اجرای گودبرداری های نیمه عمیق و عمیق نیازمند یک سیستم سازه نگهبان برای کنترل مقادیر جابجایی های گودبرداری ها هستیم. امروزه برای پایداری گود ها و اجرای سازه نگهبان گود ها، روش های متفاوتی وجود دارد که روش های سیستم انکراژ و نیلینگ از نظر ایمنی و اقتصادی از مناسب ترین روش ها می باشند.

باقرزاده و همکاران (1397) به بررسی و مدل سازی عددی پایداری دیوار گود با استفاده از روش انکراژ و مقایسه آن با دیوار میخکوبی شده (نیلینگ) و بررسی بهینه ترین روش با استفاده از آیین نامه FHWA پرداخته اند. در این پژوهش ابتدا مدل عددی با استفاده از نرم افزار PLAXIS 2D مدلسازی شده و با روش FHWA مقایسه شده است. در سه دیوار مدل شده در روش میخکوبی به ترتیب به ضرایب اطمینان 1/507، 1/28، 1/59 رسیده و در روش انکراژ به ترتیب 2/14، 2/16 و 2/17 شده است. شده است که این ضرایب اطمینان می تواند به ما نشان دهد که روش FHWA در مدل سازی عددی با نرم افزار PLAXIS با اینکه در نتایج با هم تفاوت هایی دارند و ضرایب اطمینان متفاوتی دارند ولی از لحاظ آیین نامه ای ضرایب اطمینان به دست آمده در هر دو روش قابل قبول است.

مرندی و همکاران (1396) به مدلسازی پایداری گود ها و شیب های شیروانی با استفاده از روش انکراژ پرداخته اند. در این تحقیق بررسی وضعیت تغییر مکان ها و تنش ها تحت بارگذاری های موجود در بالا دست گودبرداری مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پایداری گود مقاوم شده به روش انکراژ تحت گودبرداری های با عمق های مختلف ارزیابی شده است.


پارامتر هایی که به عنوان متغیر در مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ در نظر گرفته شده شامل موارد زیر است:


1. شیب دیواره

2. ارتفاع گود

3. جنس خاک

4. فاصله بین انکرها


نتایج به دست آمده از مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ بر پایداری گود های عمیق نشان داده است که زاویه انکر، طول انکر، زاویه اصطکاک داخلی خاک و وزن مخصوص خاک تاثیر قابل توجهی بر ضرایب اطمینان داشته و به طور موثری مشخصات فنی خاک را متحول ساخته است.

سعیدی و همکاران (1395) به ارزیابی و بهبود رفتار لرزه ای شیروانی های پایدار شده با روش انکراژ پرداخته اند. در این مقاله به بررسی عملکرد انکراژ تحت بار زلزله و ارائه راهکار جهت بهبود رفتار لرزه ای آن پرداخته شده است. برای مدلسازی از نرم افزار تفاضل محدود FLAC دو بعدی استفاده شده است. برای مدلسازی خاک از پارامتر های مدل چنگ و هایپربولیک دانکن مربوط به خاک تهران استفاده شده است. برای شبیه سازی زلزله از بار هارمونیک سینوسی استفاده شده و تغییرات شتاب حداکثر زلزله ورودی از 0/2 تا 0/6 در نظر گرفته شده تا بتوان اثرات شتاب را بر میزان پاسخ مدل ارزیابی نمود. در نهایت با بررسی پاسخ ها به ارائه راهکار جهت بهبود رفتار لرزه ای این سیستم ها پرداخته شده است.

ژو و همکاران (2009)، به مدلسازی عددی نیلینگ در شیروانی های با خاک سست تحت بارهای سربار پرداختند. روش های متعددی در زمینه مهار گود ها وجود دارد، لیکن روش نیلینگ که در این پژوهش به آن پرداخته شده است به دلیل اجرای نسبتا سریع و ساده و همچنین مقاومت بهتر در مقابله با نیروهای لرزه ای، کاربرد فراوانی داشته است. این مقاله به معرفی روش مذکور پرداخته و همچنین روش اجرا و کلیات و اصول طراحی مهاری ها را بررسی کرده است. نتایج نشان داده است که نرم افزار آباکوس قابلیت مناسبی در مدلسازی مساله داشته است.

ژانگ و همکاران (2014) به بررسی رفتار گسیختگی و مکانیزم شکست شیروانی های مسلح شده با نیلینگ تحت بارگذاری های مختلف پرداخته اند. در این تحقیق مجموعه ای از آزمایش های مدل سانتریفیوژ برای شیب های مقاوم شده به روش نیلینگ تحت سه نوع بارگذاری مختلف انجام شده و مکانیزم شکست و رفتار این شیب ها با استفاده از شیوه مشاهدات و ابزار دقیق و برای شیب، میخکوبی و لایه های چسبنده بررسی گردیده است. آن ها به این نتیجه رسیده اند که میخکوبی به طور موثری سطح پایداری را افزایش داده و ترک های کششی در شیب را محدود نموده است.

گیوجان و همکاران (2018) به بررسی و مطالعه تجربی استفاده از روش انکراژ جهت تقویت از یک جاده شیب دار پرداخته است. این نتایج از این مطالعه نشان می دهد که در سازندهای صخره های شیب دار، زاویه تقاطع طول پیچ و لایه های سنگ تأثیر زیادی در توزیع و تغییر نیروی محوری در پیچ ها دارد.

یوآنا و همکاران (2019) به ارزیابی آماری و کالیبراسیون دو روش برای پیش بینی بار نیلینگ بر دیواره های تقویت شده خاکی در چین پرداخته اند. نتایج نشان می دهد که دو روش پیش فرض حداکثر بارهای نیلینگ را به طور متوسط حدود 40 % افزایش می دهد.


2. خصوصیات ژئوتکنیکی:


فرضی و همکاران (2018 ) به بررسی و انتخاب سیستم پشتیبانی برای گودبرداری های عمیق شهری در مطالعه موردی در شهر اهواز پرداخته است. بنابراین در این مطالعه، پس از بررسی روش های مختلف حفاری در مناطق شهری و مقایسه روش های مرسوم و پرکاربرد در این مناطق، یک سیستم پشتیبانی ایمن و مناسب برای گودبرداری در مناطق شهری بسته به شرایط ساختاری، ساخت و ساز و اقتصادی ارائه شده است. رفتار گودبرداری کنترل شده با استفاده از سیستم پشتیبانی پیشنهادی در شهر اهواز که دارای خصوصیات ژئوتکنیکی پیچیده و متغیر است، مورد بررسی قرار گرفت و مقادیر جابجایی در هنگام ساخت و پیشرفت گودبرداری مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی دقیق تر عملکرد سیستم پشتیبانی، رفتار سیستم پشتیبانی با سایر سیستم های مورد استفاده در پروژه های دیگر در شهر اهواز مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از یک سیستم صلب بهترین عملکرد را دارد.


3. تجزیه و تحلیل نتایج:


جهت به دست آوردن نتایج، گود به صورت قائم شبیه سازی شده و عرض گودبرداری دو برابر طول آن فرض شده است. به وسیله نرم افزار ABAQUS تحلیل ها انجام شده است. با فرض گودی که عرض آن 2 برابر ارتفاع است، با توجه به شرایط تقارن، ابعاد مدل و شرایط مرزی که در آن Be = 3H و We = H ،Db = H است و فراتر از این مقادیر اثر بسیار کمی بر تغییرشکل ها دارد. طبق توصیه های راهنمای FHWA حداکثر فاصله افقی و قائم انکرها به 2/5 متر و حداقل به 1 متر محدود شده است که ما از فاصله افقی و قائم 1/5 و 1/5 متر استفاده کرده ایم. طراحی گود طبق FHWA انجام شده و پایداری به صورت سیستم انکراژ می باشد.

تحلیل و طراحی برای گود های قائم 9، 18 و 27 متر و برای زوایای انکراژ 0، 5، 10، 15 و 20 درجه انجام شده است. طول انکرها در سه حالت L=1/2 H  و  L=H ،L=0.7H در نظر گرفته شده است که H، ارتفاع گودبرداری و L، طول انکر می باشد.

توصیه نامه FHWA ضرایب اطمینان مجاز برای طراحی سازه مهار شده (انکراژ شده) را مطابق جدول 1 پیشنهاد می نماید. در ادامه مدل نهایی ساخته شده برای گود های 9، 18 و 27 متر و برای حالت طول انکراژ برابر عمق گود نمایش داده شده است. در طراحی دیواره گود باید بحرانی ترین حالت را مد نظر قرارداد و از آنجایی که گودبرداری به روش انکراژ در چند مرحله اجرا می شود، مشاهده می شود که در آخرین مرحله گودبرداری، قبل از اجرای انکرهای ردیف آخر (پائین ترین مرحله) بحرانی ترین حالت در ناپایداری دیواره گود اتفاق می افتد.

جدول 1 ضرایب اطمینان مجاز در تحلیل پایداری گود های عمیق
جدول 1. ضرایب اطمینان مجاز در تحلیل پایداری گود

برای گود H = 9m برای زوایای انکر بیشتر از 10 درجه مقدار ضریب اطمینان طراحی برای انکرهای با طول متفاوت تقریباً یکسان است و با افزایش عمق گودبرداری میزان ضریب اطمینان طراحی در گود با انکرهای با طول متفاوت دارای همگرایی کمتری است. لذا نتیجه گیری می شود که در گود های کم عمق با زاویه شیب انکر بالاتر از 10 درجه طول انکر تاثیر چندانی بر ضریب ایمنی طراحی سازه نگهبان گود ندارد.

در گود های عمیق افزایش زاویه انکر بیش از 5 درجه سبب کاهش ضریب ایمنی می گردد، به این دلیل که در گود های عمیق با افزایش زاویه انکرها در پشت دیواره گود حجم زیادی از توده خاک بدون تسلیح می شود که نیروی محرک زیاد و موثری را وارد می کند. ملاحظه می شود که برای گود های عمیق تر در زاویه 20 درجه ریزش دیواره گود اتفاق افتاده است. همچنین ملاحظه می شود، زمانی که نسبت طول انکر به ارتفاع گود ثابت است، هرچه عمق گودبرداری بیشتر شود، ضریب ایمنی دیواره مهارشده به روش انکراژ کاهش می یابد. با افزایش عمق گود میزان کاهش در ضریب ایمنی کمتر می شود، به عبارتی میزان کاهش ضریب ایمنی میان گود های 9 متر و 18 متر بیشتر از میزان کاهش در گود های 18 متر و 27 متر است.

با افزایش طول انکر مشاهده می شود که میزان جابجایی افقی دیواره گود کمتر می شود. برای طول های زیاد انکر ( L>H ) تأثیر طول انکر در کنترل جابجایی دیوار کمتر می شود و در گود های عمیق تأثیر طول انکر بزرگتر از H در کنترل جابجایی بیشتر می شود.

میزان جابجایی افقی دیواره هرچه زاویه انکراژ بیشتر باشد بیشتر می شود و مشاهده می شود که زوایای کمتر از 10 درجه تأثیر کمی در جابجایی دیواره دارند که در گود های عمیق این تأثیر کمتر است. برای زوایای بالاتر از 10 درجه افزایش زاویه سبب افزایش شدید در میزان جابجایی دیواره گود می شود که میزان این جابجایی در گود های عمیق تأثیر بیشتری دارد و برای گود های عمیق برای زاویه انکر برابر 20 درجه میزان جابجایی ها زیاد بوده و گود ناپایدار گردیده است. در گودهای کم عمق با زاویه شیب انکر بالاتر از 10 درجه، طول انکر تاثیر چندانی بر ضریب ایمنی طراحی گود ندارد اما جابجایی افقی به میزان زیادی کاهش می یابد. برای گودهای کم عمق افزایش زاویه انکر سبب افزایش جابجایی افقی و نیز افزایش ضریب ایمنی می شود. افزایش بیش از 5 درجه زاویه انکر در گود های عمیق سبب کاهش ضریب ایمنی می شود و نتیجه گیری می شود که اگر زاویه انکرهای فوقانی افقی و مایل به افق با زاویه کم باشند پایداری گود مهارشده بیشتر می شود و جابجایی افقی کاهش می یابد. افزایش زاویه انکرهای تحتانی سبب افزایش ضریب ایمنی سازه نگهبان می شود و بهتر است انکرهای تحتانی با زاویه بیشتری نسبت به افق طراحی شوند.

زمانی که نسبت طول انکر به ارتفاع گود ثابت است، هرچه عمق گودبرداری بیشتر شود، ضریب ایمنی دیواره مهارشده به شیوه انکراژ کاهش می یابد و جابجایی افقی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. با افزایش زاویه انکرها، نشست افزایش می یابد که شیب افزایش برای گودهای کم عمق بیشتر است و برای گود های عمیق نشست با شیب کمتری افزایش می یابد. طول انکر بزرگتر از H تأثیر زیادی بر نشست خاک پشت گود ندارد اما طول های کمتر سبب افزایش نشست می شود.

مشاهده می شود که با افزایش زاویه انکرها برای عمق 9 متر جابجایی دیواره بیشتر می شود. در عمق 18 متر برای زوایای انکر بیش از 10 درجه مقادیر جابجایی زیاد می شود و هر چه طول انکر بزرگتر باشد مقادیر جابجایی برای زوایای انکر کمتر از 10 درجه به هم نزدیک می شوند. برای طول کم انکر مقادیر جابجایی برای زوایای مختلف زیاد و تقریباً به هم نزدیک است و با افزایش طول جابجایی برای زوایای کم، کاهش زیاد پیدا می کند اما برای زوایای بیش از 10 درجه، کاهش کمتری در جابجایی رخ می دهد. لذا ملاحظه می شود که زوایا و طول انکر تأثیر چندانی بر جابجایی ناحیه پایین دیواره ندارند و می توان نتیجه گرفت که انکرهای بالایی کنترل کننده جابجایی و انکرهای پایین بر اساس ضریب ایمنی ها کنترل کننده پایداری سازه هستند.

جابه جایی با افزایش طول انکر کاهش پیدا می کند اما این کاهش برای L>H زیاد نیست. هرچه انکرهای بالایی زاویه نزدیک به افق داشته باشند جابجایی به میزان بیشتری کاهش می یابد، به خصوص در گود های عمیق تأثیر آن زیاد است.

برای گود های کم عمق زاویه انکرهای بالایی کمتر از 15 درجه مناسب و برای گودهای عمیق کمتر از 10 درجه مناسب است. برای گود های کم عمق نسبت طول L/H<1 مناسب است و برای گود های عمیق اگر نسبت L/H=1  باشد مناسب است.

انکرها باید به گونه ای طراحی شوند که بتوانند نیروی محوری وارده را تحمل کنند، در غیر این صورت رها شدن انکر و یا گسیختگی رخ می دهد، لذا باید قطر انکرها را طوری انتخاب کرد که قادر به تحمل نیروی محوری وارده باشد. به این منظور لازم است که نیروهای محوری وارد بر هر یک از انکرها در مدلسازی بررسی شود.

نیروهای محوری در تمامی انکرها با شماره گذاری، به ترتیب از ردیف بالای گود تا پایین برای گودهای 9 متر، 18 متر، و 27 متر با زوایای اجرای انکر از صفر تا 20 درجه و در چیدمان های طولی متفاوت بررسی شده است. شماره گذاری انکرها و محل قرارگیری آنها در جدول 2 ارائه شده است.

جدول2. شماره انکرها و محل قرارگیری آنها در عمق گود
جدول2. شماره انکرها و محل قرارگیری آنها در عمق گود

ملاحظه گردید، هرچه طول انکر بیشتر باشد، انکر های ردیف های بالایی نیروی بیشتر و انکرهای ردیف های پایینی نیروی کمتری را تحمل می کنند.

از آنجایی که میزان نیروی ماکزیمم در انکرهای پایینی تا چند برابر انکرهای میانی و بالایی است، استفاده از انکرهای با زاویه بیشتر به خصوص در پایین دیواره سبب می شود تا نیروی کششی در آنها کمتر شده و احتمال بیرون کشیدگی انکر کمتر شده و گود ایمن تر شود. در حالت کلی زاویه انکر برای انکر های 2/3 بالایی دیوار تأثیر چندانی بر نیروی محوری انکرها ندارد، اما در انکرهای 1/3 پایینی افزایش زاویه انکر سبب کاهش نیروی کششی می گردد که برای کنترل بیرون کشیدگی انکر از درون خاک ایمن تر است.

با افزایش عمق گودبرداری انکرهای 2/3 بالایی دیوار دارای توزیع نیروی محوری مناسب تری هستند و افزایش طول انکر در آنها سبب پایداری کل سازه و افزایش ایمنی و کاهش نیروی محوری می گردد، اما انکرهای 1/3 پایینی تنها در طول ابتدایی نیرو تحمل می کنند که میزان این نیرو معمولاً بحرانی است و در طراحی سازه نگهبان حتماً باید این مقادیر کنترل شوند و راهکارهایی برای کاهش نیروی ماکزیمم در انکرهای 1/3 پایینی اتخاذ شود.

با افزایش عمق گود مشاهده می شود که اثر زاویه انکر در 2/3 بالایی دیوار در میزان نیروی محوری ماکزیمم بی تاثیر می شود و لذا برای گود های عمیق زاویه انکرها در 2/3 بالایی دیوار تقریباً تأثیری بر نیروی محوری ماکزیمم انکرها و نیز کل سازه ندارد و می تواند انکر با هر زاویه متعارفی برای این ناحیه برای کنترل نیروی محوری ماکزیمم بکار برد. وزن مخصوص اعمال و چسبندگی برای شرایط مبنا و گود 9 متر مورد بررسی قرار گرفته است.

به منظور بررسی اثر چسبندگی، تغییرات این پارامتر در محدوده 14KN/M2 تا 16KN/M2 درنظر گرفته شده است که به ازای این تغییرات، ضریب اطمینان از 1/79 تا 2/08 تغییر کرد. همانطور که در شکل 1 و جدول 3 مشاهده می شود به ازای افزایش چسبندگی، ضریب اطمینان افزایش پیدا نموده است.

جدول 3. روند تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات چسبندگی
جدول 3. روند تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات چسبندگی

تغییرات ضریب اطمینان در مدلسازی پایداری گود های عمیق به روش انکراژ
تغییرات ضریب اطمینان

تغییرات زاویه اصطکاک در محدوده 24 تا 36 درجه مورد بررسی قرار گرفته است که به ازای این تغییرات، ضریب اطمینان از 1/47 تا 2/22 تغییر کرد که به مفهوم افزایش ضریب اطمینان به ازای افزایش زاویه اصطکاک داخلی خاک است (جدول 4 و شکل 2).

تغییرات وزن مخصوص در محدوده 17 تا 21 کیلوپاسکال مورد بررسی قرار گرفته است که به ازای این تغییرات، ضریب اطمینان از 1/91 تا 1/99 تغییر کرد که به مفهوم کاهش ضریب اطمینان به ازای افزایش وزن مخصوص خاک است (جدول 5 و شکل 3).

جدول 4. روند تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات زاویه اصطکاک داخلی
جدول 4. روند تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات زاویه اصطکاک داخلی
جدول 5 روند تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات وزن مخصوص خاک در مدلسازی پایداری گود های عمیق به روش انکراژ
جدول 5. روند تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات وزن مخصوص خاک

شکل 3. تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات وزن مخصوص
شکل 3. تغییرات ضریب اطمینان به ازای تغییرات وزن مخصوص
 شکل 4. مقایسه مقادیر نشست ها در تحلیل های استاتیکی در مدلسازی پایداری گود های عمیق به روش انکراژ
شکل 4. مقایسه مقادیر نشست ها در تحلیل های استاتیکی

      

الف) مدل انکراژ h=1m∆:


مدل برای حالت تحلیل استاتیکی بنا شده است و با لایه های انکراژ با فاصله 1 متر مورد تحلیل قرار گرفته است. این مدل با نام SA1 نام گذاری شده است. مقدار نشست ماکزیمم برابر با 2/66 سانتی متر ثبت شده است. مقدار ماکزیمم تنش اصلی قائم برابر 0/57 تن بر مترمربع ثبت شده است.


ب) مدل انکراژ h=1.5m∆:


مدل برای حالت تحلیل استاتیکی بنا شده است و با لایه های انکراژ با فاصله 1.5 متر مورد تحلیل قرار گرفته است. این مدل با نام SA2 نام گذاری شده است. مقدار نشست ماکزیمم برابر با 3/24 سانتی متر ثبت شده است. مقدار ماکزیمم تنش اصلی قائم برابر با 0/67 تن بر مترمربع ثبت شده است.


ج) مدل انکراژ h=2m∆:


مدل برای حالت تحلیل استاتیکی بنا شده است و با لایه های انکراژ با فاصله 2 متر مورد تحلیل قرار گرفته است. این مدل با نام SA3 نام گذاری شده است. مقدار نشست ماکزیمم برابر با 6/45 سانتیمتر ثبت شده است. مقدار ماکزیمم تنش اصلی قائم برابر با 0/77 تن بر مترمربع ثبت شده است.


د) مدل بدون انکراژ:


مدل برای حالت تحلیل استاتیکی بنا شده است و بدون لایه های انکراژ مورد تحلیل قرار گرفته است. این مدل با نام S نام گذاری شده است. مقدار نشست ماکزیمم برابر با 7/14 سانتیمتر ثبت شده است. مقدار ماکزیمم تنش اصلی قائم برابر با 0/94 تن بر مترمربع ثبت شده است.


4. نتیجه گیری:


در شکل 4 نمودار مقایسه مقادیر نشست ها در تحلیل های استاتیکی نمایش داده شده است. در ادامه به مقایسه نتایج به دست آمده برای چهار حالت مدلسازی برای مقادیر ماکزیمم نشست پرداخته شده است. مقایسه مقادیر نشست ها در تحلیل های استاتیکی با توجه به شکل 5 مشاهده می شود، با افزایش فاصله بین لایه های انکراژ مقادیر نشست افزایش یافته است. این مقدار نشست از حدود 2/66 سانتی متر برای حالت فاصله 1 متر تا 6/45 سانتی متر برای حالت فاصله 2 متر متغیر می باشد. همچنین برای حالت عدم استفاده از انکراژ مقدار نشست برابر با 7/14 سانتی متر است.

شکل 5. مقایسه مقادیر ماکزیمم تنش ها در تحلیل های استاتیکی
شکل 5. مقایسه مقادیر ماکزیمم تنش ها در تحلیل های استاتیکی

شکل 6. تغییرات نشست ماکزیمم در برابر فاصله لایه های انکراژ
شکل 6. تغییرات نشست ماکزیمم در برابر فاصله لایه های انکراژ

با توجه به شکل 6 مقایسه مقادیر تنش ها در تحلیل های استاتیکی مشاهده می شود که با افزایش فاصله بین لایه های انکراژ مقادیر تنش افزایش یافته است. این مقدار تنش ها از حدود 0/57 تن بر متر مربع برای حالت فاصله 1 متر تا 0/77 تن بر مترمربع برای حالت فاصله 2 متر متغیر می باشد. همچنین برای حالت عدم استفاده از انکراژ مقدار تنش برابر با 0/94 سانتی متر است. بر اساس شکل 7 تغییرات نشست ماکزیمم در برابر فاصله بین لایه های انکراژ مشاهده می شود که مقدار نشست ماکزیمم نیز با افزایش در فاصله بین لایه های انکراژ افزایش یافته است. مقدار ماکزیمم نشست برای حالت فاصله 2 متر معادل با 6/45 سانتی متر می باشد که در حدود 1/42برابر بیشتر از ماکزیمم نشست برای حالت فاصله 1 متر به دست آمده است.

شکل 8. تغییرات تنش ماکزیمم در برابر فاصله لایه های انکراژ
شکل 8. تغییرات تنش ماکزیمم در برابر فاصله لایه های انکراژ
شکل 9. موقعیت نمایش نقاط شاخص در مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ
شکل 9. موقعیت نمایش نقاط شاخص در مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ

در این بخش نتایج نشست برای دو نقطه A (سمت چپ) و نقطه B (سمت راست) ارائه و بررسی شده است. موقعیت این نقاط در شکل 9 نمایش داده شده است. مقادیر به دست آمده برای مقدار نشست در نقطه A مطابق جدول 6 می باشد:

جدول 6. تغییرات در مقادیر نشست نقطه A در مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ
جدول 6. تغییرات در مقادیر نشست نقطه A

با توجه به جدول مشاهده می شود که مقدار نشست نیز با افزایش فاصله بین لایه های انکراژ افزایش یافته است. با کاهش فاصله از 2 به 1 متر (کاهش 50 %) مقدار نشست نیز در حدود 53 % کاهش یافته است. بنابراین حدوداً به ازای هر 1% کاهش فاصله بین لایه های انکراژ، معادل 1/07% کاهش در مقادیر نشست مشاهده شده است. مقادیر به دست آمده برای مقدار نشست در نقطه B مطابق جدول 7 می باشد:

جدول 7. تغییرات در مقادیر نشست نقطه B در مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ
جدول 7. تغییرات در مقادیر نشست نقطه B

با توجه به جدول مشاهده می شود که مقدار نشست نیز با افزایش فاصله بین لایه های انکراژ افزایش یافته است. با کاهش فاصله از 2 به 1 متر (کاهش %50) مقدار نشست نیز حدود %43/5 کاهش یافته است. این مقدار برابر کاهش %0/78 در نشست به ازای هر واحد کاهش بین لایه های انکراژ می باشد. بنابراین حدوداً به ازای هر %1 کاهش فاصله بین لایه های انکراژ، معادل %0/78 کاهش در مقادیر نشست مشاهده شده است. در شکل 10 مقایسه بین مقادیر نشست برای نقاط A و B و مقادیر ماکزیمم به دست آمده برای مدلسازی ها ارائه شده است: بر اساس شکل 10 مشاهده می شود که مقدار ماکزیمم نشست برابر 7/14 سانتی متر بوده است. همچنین بیشترین نشست در نقطه سمت چپ برابر با 6/04 سانتی متر و %15 کمتر از مقدار بیشینه می باشد. در نقطه B نیز مقدار حداکثر نشست برابر با 1/43 سانتی متر به دست آمده است که %80 کمتر از مقدار نشست می باشد.

شکل 10. مقایسه مقادیر نشست برای نقاط شاخص مدل ها
شکل 10. مقایسه مقادیر نشست برای نقاط شاخص مدل ها

شکل 11. مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ در گود های عمیق
شکل 11. مقایسه نتایج مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ در دو حالت صلب و گسسته

در ادامه مقاله مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ بر پایداری گود های عمیق به بررسی تاثیر اندرکنش بر رفتار مهاربندی و تاثیر نوع مدلسازی جسم خاک پرداخته شده است.


مدلسازی انکراژ در دو حالت خاک:


1. خاک صلب (به صورت بلوکی).

2. خاک به صورت محیط گسسته (ماده چسبنده) اقدام شده است.

بررسی تاثیر نوع مدلسازی جسم خاک و بررسی تاثیر اندرکنش بر رفتار مهاربندی در دو نوع از خاک
بررسی تاثیر نوع مدلسازی جسم خاک و بررسی تاثیر اندرکنش بر رفتار مهاربندی در دو نوع از خاک

مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ بر پایداری گود های عمیق برای سه عمق 9 متر، 18 متر و 27 متر انجام شده است. بر اساس کانتور تنش گود 9 متری در حالت مدلسازی گسسته مشاهده شده است که ماکزیمم تنش ثبت شده در این حالت برابر با 31/9 کیلوپاسکال بوده است. بر اساس کانتور تنش گود 9 متری در حالت مدلسازی صلب مشاهده شده است که ماکزیمم تنش ثبت شده در این حالت برابر با 60/1 کیلوپاسکال بوده است. در نهایت اقدام به مقایسه نتایج کلی مدل های مورد بررسی شده و در شکل 11 نشان داده شده است.

بر اساس مقایسه نتایج مدلسازی گود شهری مهار شده با میل مهار در دو حالت گسسته و صلب مشاهده شده است که در مجموع مدلسازی خاک به صورت محیط صلب مقادیر تنش بالاتری را نسبت به حالت مدلسازی گسسته خاک نمایش می دهد. به صورت میانگین %46 مقادیر تنش بزرگتری برای حالت صلب ثبت شده است. با افزایش در عمق گود نیز مقدار اختلاف نتایج، روندی صعودی داشته است.


مرجع:


پوریا پولادی، سید مرتضی مرندی” مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ بر پایداری گود های عمیق شهری با استفاده از نرم افزار آباکوس” چهارمین کنفرانس بین المللی عمران، معماری و شهرسازی.


در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

  • مطالب مرتبط :
سایر مقاله ها

خطا ها و محدودیت ها و مزایای مدل سازی فیزیکی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژئوتکنیکی

نیروهای حجمی ناشی از گرانش نقش بسیار مهمی در مسائل [...]


بیشتر بخوانید

تئوری، ساز و کار و فرضیات مدل سازی فیزیکی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژئوتکنیکی

یکی از بهترین روش های بررسی یک پدیده در مهندسی، [...]


بیشتر بخوانید

قوانین مقیاس و کاربرد‌های مدل سازی فیزیکی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژئوتکنیکی

یکی از بهترین روش های بررسی یک پدیده در مهندسی، [...]


بیشتر بخوانید

آزمایش آماس سنگ (Swelling testing of rock)

در طی حفر فضاهای زیرزمینی احتمال وجود شرایط مختلف زمین [...]


بیشتر بخوانید