ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Soil Strength and Slope Stability

احتمالاً مبحث مقاومت خاک و پایداری شیب پیچیده‌ترین و چالش برانگیزترین زیر شاخه‌ ی مهندسی ژئوتکنیک است و اغلب نیز کمترین میزان آگاهی در مورد آن وجود دارد. بررسی پایداری شیب ها در خاک یک جنبه مهم، جالب و چالش برانگیز در مهندسی عمران است. نگرانی ها در مورد پایداری شیب باعث برخی از مهم ترین پیشرفت ها در درک ما از رفتار پیچیده خاک شده است.

هدف کتاب

هدف این کتاب گردآوری برخی از درس‌هایی است که در مورد اندازه‌گیری مقاومت خاک و انجام تحلیل‌های پایداری به دست آمده‌اند و به عنوان مرجعی سازگار، شفاف و راحت برای دانشجویان و مهندسان در ۱۶ فصل گردآوری شده است.

خلاصه

تجربه بهترین معلم است اما مهربان ترین نیست. باید به شکست ها توجه شود چرا که همیشه به ما درس هایی در مورد نباید های یک پروژه می دهند. مطمئن‌ترین راه برای پیش‌بینی اشتباهاتی که ممکن است در شرایط دیگر نیز ایجاد شوند درس گرفتن از شکست ‌ها است. در همین راستا، مطالعات موردی و نمونه های مختلف در فصل 2 توضیح داده شده است.

محدود کردن علت گسیختگی شیب ها به تنها یک عامل، بسیار دشوار است و این موضوع اهمیت در نظر گرفتن و ارزیابی همه ی علل بالقوه گسیختگی را به منظور ایجاد روش‌های مؤثر برای تعمیر و تثبیت شیب‌های گسیخته شده مشخص می‌کند. به همین ترتیب، مهم است که تلاش شود تا در طراحی و ساخت شیب‌های جدید، تمام تغییرات در مشخصات و شرایطی که ممکن است در طول عمر یک شیب روی آن تأثیر بگذارد پیش‌بینی شده و اطمینان حاصل شود که شیب به‌گونه‌ای طراحی و ساخته شده است که با وجود ایجاد تغییرات در طول عمر آن همچنان پایدار می‌ماند.

برای اینکه تجزیه و تحلیل پایداری شیب مفید باشد، باید مشکل به درستی مشخص و واضح شود. این موضوع نیازمند موارد زیر است:

(1) تسلط بر اصول مکانیک خاک

(2) دانش زمین شناسی و شرایط سایت

(3) آگاهی از مشخصات خاک در سایت

فصل 3 به اصول مکانیک خاک می پردازد که برای درک و به دست آوردن روابط (فرمول های) صحیح جهت تجزیه و تحلیل مسائل پایداری شیب، مورد نیاز است.

شرایط پایداری برای تجزیه و تحلیل در فصل 4 مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات بارهای وارد بر شیب ها و تغییرات مقاومت برشی با زمان منجر به تغییرات در ضریب ایمنی شیب ها می شود. در نتیجه، اغلب لازم است که تجزیه و تحلیل های پایداری مربوط به چندین شرایط مختلف انجام شود تا منعکس کننده تمام مراحل مختلف در طول عمر یک شیب باشد. با تغییر شرایط، ممکن است ضریب ایمنی در برابر ناپایداری شیب افزایش یا کاهش یابد. پنج شرایط بارگذاری که اغلب برای شیب‌های زمین و سازه ‌های حفاظت سیلاب در نظر گرفته می‌شوند عبارتند از مراحل پایان ساخت و ساز، شرایط طولانی مدت، کاهش ناگهانی سطح آب، تحکیم جزئی و ساخت مرحله‌ای و زلزله.

یک مرحله کلیدی در تجزیه و تحلیل پایداری شیب های خاکی اندازه گیری و یا تخمین مقاومت خاک است. تحلیل‌های معنی‌ دار تنها در صورتی می‌توانند انجام شوند که مقاومت برشی مورد استفاده برای خاک ها و شرایط خاص تحلیل مناسب باشد. مقاومت برشی خاک در فصل 5 مورد بحث قرار گرفته است.

فصل 6 روش های تعادل حدی را مورد بحث قرار می دهد. باید محاسبات پایداری شیب در هنگامی که مشخصات مقاومت برشی مناسب، فشار آب منفذی، هندسه شیب و سایر مشخصات خاک و شیب مشخص شد، انجام شود تا اطمینان حاصل شود که نیروهای مقاوم به اندازه کافی بزرگتر از نیروهایی هستند که باعث شکست شیب می شوند (نیروهای محرک).

روش های تجزیه و تحلیل پایداری شیب ها در فصل 7 مورد بحث قرار گرفته است و شامل معادلات ساده، نمودارها، نرم افزارهای صفحه گسترده و برنامه های کامپیوتری پایداری شیب است. در بسیاری از موارد می توان از بیش از یک روش برای ارزیابی پایداری برای یک شیب خاص استفاده کرد. به عنوان مثال، ممکن است از معادلات یا نمودارهای ساده برای تخمین اولیه پایداری شیب استفاده شود و ممکن است بعداً از یک برنامه کامپیوتری برای تجزیه و تحلیل دقیق استفاده شود. همچنین، اگر از یک برنامه رایانه ای استفاده می شود باید از یک برنامه رایانه ای دیگر، نمودارهای پایداری شیب و نرم افزارهای صفحه گسترده برای تأیید نتایج استفاده شود.

فصل 8 شیب ها و خاکریزهای مسلح شده را بررسی می کند. می توان جهت بهبود پایداری شیب ها و خاکریزها از میلگرد (نیلینگ) استفاده کرد و این مسئله ساخت شیب ها و خاکریزها را با شیبی تندتر و بلندتر از آنچه در غیر این صورت ممکن نبود، ممکن می سازد. حالت ‌های احتمالی گسیختگی خاکریزهای مسلح ‌شده روی پی های ضعیف شامل لغزش در بالای مسلح ‌کننده، برش در آرماتور و داخل فونداسیون و شکست ظرفیت باربری است.

فصل 9 در مورد تجزیه و تحلیل افت سریع تراز آب است. افت و کاهش سریع، زمانی اتفاق می افتد که سطح آب در خارج از یک شیب چنان به سرعت کاهش می یابد که خاک های غیر قابل نفوذ شیب زمان کافی برای زهکشی نداشته باشد. ممکن است کاهش سریع در هر زمانی در طول عمر یک شیب اتفاق بیفتد، از جمله در هنگام ساخت و ساز اگر شیب در آب ساخته شده باشد و یا اگر آب در کنار شیب در طول ساخت و ساز بالا بیاید؛ بنابراین، ممکن است تحلیل افت سریع برای پایداری در حین و پایان ساخت و همچنین برای شرایط طولانی مدت ضروری باشد. دو مورد برای تخلیه سریع در نظر گرفته شده است؛ در حین و پایان ساخت و در بلند مدت.

زلزله ها شیب ها را در معرض بارهای دینامیکی ای قرار می دهند که می توانند مقاومت برشی خاک را کاهش داده و باعث ناپایداری شود. در طول 40 سال گذشته، پیشرفت های قابل توجهی در زمینه درک حرکات زلزله، مشخصات تنش-کرنش غیرخطی خاک، از دست دادن مقاومت در اثر بارگذاری لرزه و تجزیه و تحلیل پاسخ دینامیکی برای شیب های زمین صورت گرفته است. این پیشرفت منجر به توسعه روش های پیچیده برای تجزیه و تحلیل پایداری شیب های در خطر زلزله شده است. پایداری لرزه ای شیب در فصل 10 توضیح داده شده است.

تجزیه و تحلیل خاکریزها با تحکیم جزئی پی های ضعیف و تجزیه و تحلیل بازگشتی در فصل های 11 و 12 مورد بحث قرار گرفته است. فرآیند تعیین شرایط و ایجاد یک شبیه سازی مناسب از شیب از یک گسیختگی را تحلیل بازگشتی می نامند.

ضرایب ایمنی و قابلیت اطمینان موضوع فصل 13 است. ضرایب ایمنی نشانه ای کمی از پایداری شیب ارائه می دهند. مقدار یک برای ضریب ایمنی نشان دهنده آن است که شیب در مرز بین پایداری و ناپایداری قرار دارد و عواملی که تمایل به پایدار کردن شیب دارند با عواملی که تمایل به ناپایدار سازی شیب دارند در تعادل هستند. قابلیت اطمینان یک شیب (R) یک معیار جایگزین برای پایداری است که به روشنی عدم قطعیت های موجود در تجزیه و تحلیل پایداری را در نظر می گیرد. قابلیت اطمینان یک شیب احتمال محاسبه شده برای عدم شکست شیب است و رابطه محاسباتی آن یک منهای احتمال شکست شیب است. ضرایب ایمنی و قابلیت اطمینان مکمل یکدیگر هستند و هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. دانستن مقادیر هر دو مورد ضریب ایمنی و احتمال شکست سودمند تر از دانستن هر یک از آن ها به تنهایی است.

قابلیت اطمینان محاسبات پایداری شیب به اعتبار مشخصات خاک، هندسه شیب و لایه های زیرسطحی و فشار آب منفذی مورد استفاده در آنالیزها بستگی دارد. قابلیت اطمینان نتایج نیز به چندین جنبه دیگر از روش های محاسباتی بستگی دارد که شامل موارد زیر است:

  • روش جستجوی سطح لغزش بحرانی و بررسی این موضوع که بحرانی ترین سطح لغزش مشخص شده است.
  • تشخیص و حذف نیروهای کششی بین لایه ها در بالای سطح لغزش.
  • تشخیص و حذف نیروهای فشاری یا کششی بسیار بزرگ بین لایه ها در پنجه سطح لغزش.
  • ارزیابی اثرات سه بعدی احتمالی.

این موضوعات و چندین جنبه دیگر از محاسبات پایداری شیب در فصل 14 مورد بحث قرار گرفته است.

ارائه واضح و جامع نتایج ارزیابی پایداری شیب مهم است. ممکن است بسته به پیشرفت کار، سطح و شکل اسناد متفاوت باشد. به طور کلی، باید نوعی از اسناد مکتوب در تمام مراحل کار تهیه و نگهداری شود تا در صورت توقف یا تاخیر پیش از موعد، بتوان بعداً کار را از سر گرفته و متوجه روند کارهای قبلی شد. تاکید اصلی فصل 15 بر ارائه نتایج ارزیابی های پایداری شیب ها پس از تکمیل است.

فصل 16 در مورد تثبیت و اصلاح شیب ها است. باید قبل از انجام اقدامات اصلاحی علل و ماهیت شکست شیب درک شود. ابزارهای تثبیت شیب ها عبارتند از زهکشی، پشتبند ها، سازه های نگهبان، شمع ها و شفت های حفاری شده، تزریق، پوشش های گیاهی و عملیات حرارتی. همچنین، هنگامی که یک توده لغزنده در نتیجه حرکت شیب به طور قابل توجهی دچار دست خوردگی شده و منطقه لغزیده شده باید از سازه ها یا روسازی ها پشتیبانی کند، ممکن است لازم باشد تا کل توده لغزشی حفاری و جایگزین شود. حفاری و جایگزینی با تراکم و زهکشی خوب راهکاری بسیار مطمئن برای بازگرداندن کامل ویژگی های یک منطقه لغزیده است.

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