ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Performance Test for Geosynthetic Reinforced Soil Including Effects of Preloading

سیستم های تقویت شده با ژئوسنتتیک (GRS) تحت شرایط بارگذاری مختلف مورد آزمایش قرار گرفتند تا یک مدل ساده شده برای پیش بینی ویژگی های تغییر شکل یک توده GRS ایجاد شود. یک مدل تحلیلی ساده شده پیش بارگذاری – بارگذاری مجدد (SPR) برای پیش بینی ویژگی های تغییر شکل توده های GRS تحت بارگذاری یکنواخت و پیش بارگذاری/ بارگذاری توسعه داده شد. نشان داده شد که مدل SPR می تواند نتایج به دست آمده از یک آزمایش عملکرد آزمایشگاهی اصلاح شده را به طور دقیق پیش بینی کند. نتایج این مطالعه برای ژئوتکنولوژیست ها که با سیستم های GRS کار می کنند جالب و کاربردی خواهد بود.

توجه

این سند تحت حمایت اداره‌ی حمل ‌و نقل آمریکا منتشر شده است و هدف از ارائه‌ی آن تبادل اطلاعات پیرامون آزمایش عملکرد خاک تقویت شده ژئوسنتتیک است. دولت ایالات متحده آمریکا مسئولیتی در قبال محتوا و استفاده از این سند بر عهده نمی گیرد. این گزارش یک استاندارد، مجموعه الزامات یا قوانین نیست.

دولت ایالات متحده تولیدات یا تولید کنندگانی را تأیید نمی کند و نام های تجاری یا نام تولیدکنندگان فقط به دلیل ضروری بودن در مورد موضوع، در سند حاضر ذکر شده است.

خلاصه

یک مطالعه برای بررسی رفتار و عملکرد توده های خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک (GRS) تحت شرایط بارگذاری مختلف و توسعه یک مدل تحلیلی ساده شده برای پیش بینی ویژگی های تغییر شکل یک توده GRS معمول انجام شد. تأکید قابل توجهی روی تأثیر پیش بارگذاری انجام شد و برای انجام این مطالعه، ابتدا یک آزمایش آزمایشگاهی اصلاح شده که به عملکرد خاک – ژئوسنتتیک (SGP) معروف است، توسعه داده شد. این آزمایش قادر است رفتار یک توده GRS معمول را به نحوی که شبیه به شرایط قرارگیری در سایت است، بررسی کند و خاک و ژئوسنتتیک اجازه تغییر شکل به صورتی تعاملی دارند. یک سری آزمایش SGP انجام شد؛ خاک ها و مسلح کننده های مختلفی مورد استفاده قرار گرفتند و کامپوزیت های خاک – ژئوسنتتیک تحت توالی های مختلف بارگذاری قرار گرفتند. آزمایش ها نشان داد که به طور معمول پیش بارگذاری، تغییر شکل عمودی و جانبی یک توده خاک معمول را با ضریب 2 تا 7 کاهش می دهد و پیش تنیدگی (پیش بارگذاری و بارگذاری مجدد از یک سطح تنش غیر صفر) می تواند سختی عمودی را 2 تا 2/5 برابر بیشتر افزایش دهد. همبستگی بین نتایج آزمایش های SGP و ساختارهای GRS مقیاس کامل مورد بررسی قرار گرفته و مشخص شد که میزان کاهش نشست به دلیل پیش بارگذاری را می توان با دقت خوبی با آزمایش SGP ارزیابی کرد. تجزیه و تحلیل اجزای محدود برای بررسی توزیع تنش در آزمایش SGP انجام شد. اهمیت استفاده از فاصله کم مسلح کننده ها با توزیع تنش اثبات شده است. یک مدل تحلیلی پیش بارگذاری – بارگذاری مجدد (SPR) برای پیش بینی ویژگی های تغییر شکل یک توده GRS تحت بارگذاری یکنواخت و پیش بارگذاری/ بارگذاری مجدد توسعه داده شد. نشان داده شد که مدل SPR می تواند نتایج بدست آمده از آزمایش های SPG و تجزیه و تحلیل عددی آزمایش های تقویت کرنش صفحه ای خودکار (APSR) را به طور دقیق پیش بینی کند.

بیان مسأله

توده خاک تقویت شده با ژئوسنتتیک (GRS) توده ای از خاک است که دارای لایه های تقویت کننده ژئوسنتتیک به صورت افقی است. هنگامی که یک توده GRS تحت بار عمودی قرار می گیرد، معمولاً سختی و ظرفیت باربری بیشتری را نسبت به یک توده خاک مسلح نشده نشان می دهد. افزایش سختی و مقاومت در نتیجه اثر مهاری داخلی است که توسط ژئوسنتتیک بر روی توده GRS اعمال می شود. به دلیل برهم کنش خاک و ژئوسنتتیک، ژئوسنتتیک تغییر شکل توده GRS را در راستای محوری مسلح کننده مهار می کند. رفتار توده های GRS با استفاده از آزمایش های آزمایشگاهی مانند آزمایش های فشار سه محوری (به عنوان مثال، یانگ، 1974؛ برومز، 1978) و آزمایش های فشاری کرنش مسطح (به عنوان مثال، مک گون و همکاران، 1978؛ تاتسوکا و یاماچی، 1986؛ ویتل و همکاران، 1992؛ بویل، 1995) مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال، اکثر این آزمایش ها ابعاد نسبتاً کوچکی دارند و می توانند نتایج گمراه کننده ای داشته باشند. در سال های اخیر، تعدادی آزمایش مقیاس کامل برای بررسی رفتار توده های GRS انجام شده است (به عنوان مثال، تاتسوکا و همکاران، 1997؛ آدامز، 1997؛ اوچیمورا و همکاران، 1998). اگرچه این آزمایش های مقیاس کامل اطلاعات ارزشمندی را ارائه کردند اما بررسی رفتار توده های GRS با انواع مختلف خاک ها و مسلح کننده ها در شرایط بارگذاری مختلف تنها با استفاده از آزمایش های مقیاس کامل بسیار هزینه بر و وقت گیر است. وو و هلوانی (1996) برای بررسی رفتار اندرکنش خاک بر رفتار طولانی مدت توده های GRS تحت شرایط کرنش صفحه ای یک آزمایش آزمایشگاهی بزرگ مقیاس، معروف به آزمایش عملکرد خاک – ژئوسنتتیک (SGP) را توسعه داد. وو و کتچارت (1996) نیز متعاقباً یک آزمایش SGP اصلاح شده را برای ساده سازی روش آماده سازی نمونه پیشنهاد کردند.

ویژگی های اصلی این آزمایش های SGP عبارتند از:

  1. نمونه آزمایشی در حالت کرنش صفحه ای قرار دارد، این وضعیت غالب در ساختارهای GRS معمول است.
  2. خاک در آزمایش های SGP می تواند به گونه ای تهیه شود که شبیه به شرایط محل باشد. خاک می تواند متراکم شود تا چگالی و رطوبت محل قرارگیری یک ساختار GRS را شبیه سازی کند. تاثیر تغییر درصد رطوبت پس از ساخت نیز قابل بررسی است.
  3. آزمایش های SGP قادر به شبیه سازی مکانیسم انتقال بار معمول در ساختارهای GRS هستند. در آزمایش های SGP، مسلح کننده و خاک محصور شده اجازه تغییر شکل به صورت تعاملی را دارند. تنش های کششی در مسلح کننده به دلیل تنش های ایجاد شده در خاک ناشی از وزن خود خاک و بارهای خارجی ایجاد می شود.
  4. جابجایی های مرزی توده GRS، در دو جهت عمودی و جانبی و همچنین جابجایی های داخلی و کرنش های مسلح کننده را می توان به طور دقیق اندازه گیری کرد.
  5. آزمایش های SGP می توانند یک توده GRS معمول شامل انواع زیادی از پر کننده را در خود جای دهند. با توجه به ابعاد نسبتاً بزرگ آن ها، دستگاه های آزمایش SGP می توانند مواد پر کننده با حداکثر اندازه ذرات تا حدود 50 میلی متر (2 اینچ) و D50 تا حدود 30 میلی متر (2/1 اینچ) که شامل طیف وسیعی از اندازه مجاز ذرات و درجه بندی توصیه شده توسط الیاس و کریستوفر (1996) می شود را در خود جای دهند.

پیش بارگذاری به عنوان وسیله ای مؤثر برای کاهش نشست پس از ساخت سازه های خاکی شناخته شده است. اخیراً تعدادی آزمایش مقیاس کامل برای بررسی تأثیر پیش بارگذاری بر عملکرد سازه های نگهدارنده پل GRS انجام شده است (تاتسوکا و همکاران 1997؛ آدامز، 1997؛ اوچیمورا و همکاران، 1998؛ وو و کتچارت، 1998). اگرچه این آزمایش ها نتایج بسیار امیدوار کننده ای را نشان دادند، رفتار اساسی توده های GRS پیش بارگذاری شده به طور کامل روشن نشده است و بسیاری از سوالات مهم، مانند اندازه پیش بارگذاری مناسب، توالی کارآمد بارگذاری و میزان سود یک توده GRS معین، بی پاسخ باقی مانده است.

اهداف پژوهش

این مطالعه دو هدف دارد:

  • هدف اول بررسی رفتار توده های GRS با خاک ها و مسلح کننده های مختلف در شرایط مختلف بارگذاری، از جمله پیش بارگذاری است و یک آزمایش اصلاح شده SGP که قادر به بررسی رفتار و عملکرد یک توده سیستم های تقویت شده با ژئوسنتتیک (GRS) معمول با دقت بهتر است که برای مطالعه توسعه داده شد. علاوه بر این، همبستگی بین نتایج آزمون SGP و ساختارهای GRS مقیاس کامل مورد بررسی قرار گرفت.
  • هدف دوم نیز توسعه یک مدل تحلیلی ساده شده برای پیش بینی ویژگی های تغییر شکل یک توده GRS معمول است.

روش تحقیق

برای تحقق اهداف تحقیق که در بالا ذکر شد، شش اقدام زیر صورت گرفت:

  1. مرور مطالعات قبلی در مورد رفتار ماسه ها، ژئوسنتتیک، سطوح تماس ژئوسنتتیک – خاک و توده های GRS که تحت چرخه های باربرداری و بارگذاری مجدد قرار می گیرند و آزمایش های کرنش صفحه ای توده های خاک مسلح شده (فصل 2)
  2.  انجام آزمایش های آزمایشگاهی برای بررسی رفتار خاک های مختلف، ژئوسنتتیک و سطوح تماس خاک – ژئوسنتتیک تحت چرخه باربرداری و بارگذاری مجدد (فصل 3)
  3.  یک دستگاه آزمایش SGP اصلاح شده ایجاد شد تا رفتار توده های GRS با دقت بهتری بررسی شوند (فصل 4)
  4.  انجام یک سری آزمایش های SGP برای بررسی رفتار توده های GRS تحت توالی های مختلف بارگذاری. تجزیه و تحلیل اجزا محدود نیز برای بررسی توزیع تنش در توده GRS معمول آزمایش SGP انجام شد (فصل 5)
  5.  ایجاد یک مدل تحلیلی ساده شده برای پیش بینی ویژگی های تغییر شکلی یک توده GRS معمول (فصل 6)
  6.  بررسی همبستگی بین آزمایش های SGP و ساختارهای پیش بارگذاری شده مقیاس کامل GRS (فصل 7)

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید