پایان نامه ارشد عمران: ارائه‏ ی یک روش تحلیلی جدید برای تعیین رفتار پی‏ های سطحی مستقر بر خاک مسلح

پایان‏نامه‏ کارشناسی ارشد مهندسی عمران

گرایش مهندسی خاک و پی

عنوان :

ارائه‏ ی یک روش تحلیلی جدید برای تعیین رفتار پی‏ های سطحی مستقر بر خاک مسلح

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات:  120  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

چکیده

در این پایان‏نامه به منظور تحلیل رفتار پی‏های سطحی مستقر بر خاک مسلح از یک روش ساده‏ی فیزیکی مبتنی بر مقاومت مصالح به نام «روش مخروط» استفاده شده است که در واقع به عنوان جایگزینی برای روش‏های حل دقیق که مبتنی بر تئوری الاستودینامیک سه‏بعدی هستند، به‏کار می‏رود. روش مخروط توانایی ترکیب پیچیدگی شرایط خاک‏های لایه‏ای و بررسی چگونگی انتشار امواج در این محیط‏ها را دارا می‏باشد و از دقت مهندسی قابل قبولی برخوردار است.

به منظور مدل‏سازی خاک مسلح با ژئوسل با استفاده از روش مخروط، هر لایه ژئوسل و خاک پرکننده‏ی آن، با استفاده از یک مدل تجربی مرکب مبتنی بر تئوری تنش حلقه مدل‏سازی شد. در این مدل مرکب، خصوصیات ژئوسل و خاک پر‏کننده‏ی آن در نظر گرفته شد و لایه‏ی ژئوسل به صورت یک لایه‏ی همگن مدل‏سازی شد. همچنین تاثیر چند پارامتر روی سختی دینامیکی پی سطحی واقع بر خاک مسلح بررسی شد، از قبیل: خصوصیات هندسی ژئوسل، تعداد لایه‏های آن، تراکم خاک پر‎کننده‏ و همچنین عمق قرارگیری لایه‏ی ژئوسل. متعاقبا ضرایب مربوط به سختی دینامیکی برای درجه‏ی آزادی قائم به ازای هر یک به دست آمد. به طور کلی هر چه بالشتک ژئوسل دارای دیواره‏ی بلند‏تر، حفرات کوچک‏تر و مدول سکانت بیش‏تر باشد نتایج بهتری را به دست می‏دهد. . با افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل میزان ضریب سختی فنر و ضریب میرایی و در نتیجه ضریب سختی دینامیکی افزایش می‏یابد. از طرفی هرچه عمق قرارگیری ژئوسل به سطح خاک نزدیک‏تر باشد سختی فنر بیش‏تر و ضریب میرایی کم‏تر خواهد شد. به طور کلی از بین این دو پارامتر‏ مربوط به سختی دینامیکی، نقش ضریب میرایی در بررسی پی مستقر بر خاک مسلح پر‏رنگ‏تر و تعیین‏کننده‏تر بوده است. چرا که یکی از بارز‏ترین ویژگی‏های مصالح ژئوسنتتیکی در خاک، صرف نظر از سختی بیش‏تری که به خاک می‏دهد، درصد میرایی مصالح تشکیل دهنده آن است.

کلیدواژه‏ها: روش فیزیکی، مدل مخروط، انتشار امواج، پی سطحی، خاک مسلح

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فهرست علائم و نشانه‌ها ث‌

فهرست شکل‌‌ها ح‌

فهرست نمودار‏ها.........................................................................................................................................................د

فهرست جدول‌‌ها ر‌

فصل 1-    کلیات و مقدمه. 1

1-1-    پیشگفتار 1

1-2-    بیان موضوع. 2

1-3-    ضرورت تحقیق.. 3

1-4-    هدف پژوهش.... 4

1-5-    قلمرو پژوهش.... 4

1-6-    روش انجام پژوهش.... 5

1-7-    ساختار پایان نامه. 5

فصل 2-   مروری بر تاریخچه‏ی موضوع.. 7

2-1-    مقدمه….. 7

2-2-    مروری بر تاریخچه و مطالعات انجام شده در زمینه‏ی کاربرد ژئوسل.. 7

2-2-1-     سیستم‏‏های ژئوسل و کاربرد‏ها 7

2-2-2-     مطالعات انجام شده روی ژئوسل.. 8

2-2-3-     مطالعات انجام شده در زمینه‏ی اندرکنش غشا و پرکننده 16

2-3-    مروری بر تاریخچه‏ی توسعه‏ی روش مخروط.. 19

2-4-    خلاصه و جمع‏بندی.. 25

فصل 3-    معرفی مبانی مدل مخروط.. 27

3-1-    مقدمه……  27

3-2-    فرضیات در مدل مخروط.. 27

3-3-    تعیین سختی دینامیکی پی سطحی.. 29

3-3-1-     مدل تک مخروطی.. 30

3-3-2-     مدل دو مخروطی.. 30

3-3-3-     پی سطحی واقع بر محیط نیمه بی‏نهایت همگن.. 31

3-3-3-1-  مدل مخروط انتقالی   32

3-3-4-     اصلاحات مدل مخروط.. 36

3-3-4-1-  سرعت موج……………  37

3-3-4-2-  جرم محبوس………………  38

3-3-4-3-  ضرایب سختی دینامیکی.. 40

3-3-5-     در نظر گرفتن میرایی.. 42

3-3-6-      انعکاس و انکسار موج در ناپیوستگی مصالح در یک مخروط.. 43

3-3-6-1-   ضریب انعکاس………….. 43

3-3-7-     پی سطحی واقع بر لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای همگن.. 46

3-3-8-     پی سطحی واقع بر لایه‏ی مستقر بر بستر صلب... 48

3-3-9-     پی سطحی واقع بر نیم فضای چندلایه. 50

3-4-    خلاصه……….. 51

فصل 4-    تحلیل پی سطحی واقع بر خاک مسلح با استفاده از روش مخروط.. 52

4-1-    مقدمه…………  52

4-2-    ارائه‏ی روش تحلیل با استفاده از توده‏ی مخروطی.. 53

4-2-1-     دیسک مجازی واقع بر سطح مشترک... 55

4-2-2-     تشکیل ماتریس سختی دینامیکی.. 56

4-2-2-1-  حرکت انتقالی………….. 57

4-2-3-     ارزیابی دقت روش مخروط.. 62

4-3-    لایه‏ی مسلح‏کننده 64

4-3-1-     مصالح سازنده‏ی ژئوسل.. 65

4-4-    مدل‏سازی لایه‏ی ژئوسل به‏صورت خاک معادل.. 66

4-4-1-     در نظر گرفتن میرایی مصالح ژئوسل در مدل‏سازی.. 68

4-5-    طرح مسئله و ارزیابی آن.. 68

4-5-1-     حالت خاک غیرمسلح.. 68

4-5-2-     حالت خاک مسلح با یک لایه‏ ژئوسل.. 69

4-5-3-     مقایسه و ارزیابی.. 70

4-6-    خلاصه……. 72

فصل 5-    مطالعات پارامتریک.... 74

5-1-    مقدمه……. 74

5-2-    تعیین عمق بهینه‏ی قرارگیری اولین لایه‏ی ژئوسل.. 75

5-3-    بررسی اثر ارتفاع ژئوسل.. 77

5-4-    بررسی اثر نسبت ابعادی ژئوسل.. 79

5-5-    بررسی اثر میرایی مصالح ژئوسل.. 81

5-6-    بررسی اثر سختی مصالح ژئوسل.. 83

5-7-    بررسی اثر تراکم خاک پر‏کننده 85

5-8-    تعیین حد فاصل بهینه بین لایه‏های ژئوسل در خاک... 87

5-9-    بررسی اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل.. 90

5-10-  خلاصه‏…….. 92

فصل 6-    جمع‏بندی، نتیجه‏گیری و پیشنهادات... 93

6-1-    جمع‏بندی  93

6-2-    نتیجه‏گیری.. 94

6-3-    پیشنهادات برای کارهای آینده 95

فهرست مراجع.. 96

واژه‏نامه فارسی به انگلیسی.. 100

واژه‏نامه انگلیسی به فارسی.. 102

فهرست علائم و نشانه‌ها

عنوان                                                                                                              علامت اختصاری

z0	ارتفاع راس مخروط
h	ارتفاع ژئوسل
deq	اندازه‏ی معادل حفره‏ی ژئوسل
T	پارامتر زمان رفت و برگشت موج در لایه
Ke	پارامتر بدون بعد مدول
Tj,j(ω)	تابع انتقال
u	تغییرمکان
σ3	تنش افقی متوسط
Δσ3	تنش محصورکننده
EjF	ثابت اکو
λ	ثابت لامه
ΔM	جرم محبوس افزوده
ρ	جرم حجمی
H	حد فاصل دو لایه‏ی ژئوسل در خاک
T(ω)	دامنه‏ی لنگر پیچشی
M(ω)	دامنه‏ی لنگر چرخشی
g	دامنه‏ی موج انعکاسی
f	دامنه‎‏ی موج برخوردی
V(ω)	دامنه‏ی نیروی برشی
N(ω)	دامنه‏ی نیروی قائم
J	دوران
S	سختی دینامیکی
Kr	سختی معادل لایه‏ی ژئوسل
Eg	سختی معادل لایه‏ی ژئوسل
CLa	سرعت ظاهری لایسمر
Cs	سرعت موج برشی
CL	سرعت موج برگشتی
Cp	سرعت موج فشاری
r0	شعاع پی سطحی
d	ضخامت لایه‎ی خاک
k	ضریب بدون بعد لایه
K	ضریب استاتیکی فنر
α	ضریب انعکاس
μ	ضریب جرم محبوس
C	ضریب میرایی
Z	عمق خاک
U	عمق مدفون بالاترین لایه‏ی ژئوسل
a0	فرکانس بدون بعد
ω	فرکانس زاویه ای
d0	قطر اولیه معادل تک سلول ژئوسل
D	قطر پی سطحی
εa	کرنش محوری شکست
E	مدول الاستیسیته‏ی خاک
G	مدول برشی
Ec	مدول مقید شده
M	مدون سکانت ژئوسل
Ag	مساحت حفره ژئوسل
A	مساحت قاعده مخروط روی سطح مشترک
ΔMJ	ممان اینرسی دورانی اضافه شده
I0	ممان اینرسی قطبی
ξ	میرایی مصالح خاک
ν	نسبت پواسون
Q(ω)	نیروی خارجی
P	نیروی قائم

فهرست شکل‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

شکل ‏1‑1: انتشار امواج در مخروط [2] 3

شکل ‏2‑1: سیستم ژئوسل ساخته شده از نوارهایی از ورق‏های پلیمری جوش شده به هم.. 8

شکل ‏2‑2: سیستم ژئوسل ساخته شده از ژئوگرید؛ الف) شکل نمونه‏ی ژئوسل.ب)اتصال ژئوگرید‏ها [7] 8

شکل ‏2‑3: تصویر شماتیک پیکربندی آزمایش توسط رئا و میشل [8] 9

شکل ‏2‑4: نحوه‏ی قرارگیری صفحه‏ی بار در آزمایش‏های رئا و میشل [8] 9

شکل ‏2‑5: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی مهایسکار و ماندال [10] 11

شکل ‏2‑6: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی باتهرست و کرو برای تست مقاومت برشی بین لایه‏های مسلح [5] 11

شکل ‏2‑7: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی کریشناسوامی و همکاران [12] 12

شکل ‏2‑8: الگو‏های استفاده شده در ساخت ژئوسل از ژئوگرید. 12

شکل ‏2‑9: تصویر شماتیک نحوه‏ی انجام آزمایش توسط دش و همکاران [13] 13

شکل ‏2‑10: تصویر شماتیک از مکانیزم شکست و نیرو‏های موثر بر شیب مسلح با ژئوسل [22] 15

شکل ‏2‑11: نحوه‏ی انجام آزمایش‏های سه‏محوری روی ژئوسل توسط راجاگوپال و همکاران [27] 18

شکل‏2‑12: انتشار امواج برای دیسک مدفون در خاک لایه‏ای.. 22

شکل‏2‑13:پی متقارن محوری با شکل دلخواه. الف)پی‏کاملا مدفون درخاک‏لایه‏ای نیم‏فضا؛‏ب)پی ‏مدفون در خاک‏لایه‏ای‏بر بستر صلب [42] 22

شکل‏2‑14: تقسیم‏بندی ناحیه‏ی خاک بستر زیر دو پی مجاور هم [43] 23

شکل‏2‑15: کاربرد مدل مخروط در آنالیز لرزه‏ای هتل آزادی [44] 24

شکل ‏2‑16: تحلیل گروه شمع در خاک لایه‏ای توسط یزدانی [46] 25

شکل ‏3‑1: انتشار امواج در مخروط ناقص. الف) مخروط اولیه؛ ب) امواج انعکاس یافته و انکسار ‏یافته [28] 28

شکل ‏3‑2: مخروط یک‏طرفه. 30

شکل ‏3‑3: مخروط دو‏طرفه [49] 31

شکل ‏3‑4: مخروط‏ها برای درجات آزادی مختلف [28] 32

شکل ‏3‑5: دیسک واقع بر سطح نیمه بی‏نهایت همگن. الف) مخروط ناقص نیمه بی‏نهایت برای حرکت قائم ب) مدل پارامتر متمرکز [28] 33

شکل ‏3‑6: مدل خاک-سازه به وسیله جرم متمرکز-فنر-میراگر [49] 35

شکل ‏3‑7: جرم محبوس ΔM برای درجه آزادی عمودی [42] 38

شکل ‏3‑8: مدل مخروط و مدل‏ گسسته برای پی واقع بر سطح نیم‏فضای همگن. الف) مخروط نیمه نامحدود ناقص؛ ب) مدل گسسته برای درجه آزادی انتقالی؛ پ) مدل گسسته برای درجه آزادی دورانی [28]. 39

شکل ‏3‑9: انتشار موج در مخروط‏ها. الف)موج برخوردی به سطح مشترک ؛ب)موج انکسار‏یافته؛پ) موج انعکاس‏یافته [48] 44

شکل ‏3‑10: پی واقع بر لایه‏ی خاک مستقر بر نیم‏فضای ویسکوالاستیک و انعکاس و انکسار امواج در فصل مشترک لایه‏ها 46

شکل ‏3‑11: انتشار موج در مخروط‏ها برای لایه‏ی مستقر بر بستر صلب [3] 48

شکل ‏3‑12: نمایش الگوی انکسار و انعکاس موج در مرز ناپیوستگی ها [28] 50

شکل ‏3‑13: دیسک واقع بر نیم‏فضای چندلایه. الف) تقسیم‏بندی با 20 لایه‏ی متکی بر نیم‏فضای همگن؛ ب) مدول برشی افزایشی با عمق به صورت خطی [28] 51

شکل ‏4‑1: لایه ی خاکی بین دو سطح مشترک به عنوان یک مخروط ناقص.... 53

شکل ‏4‑2: توده مخروطی متشکل از مخروط‏های ناقص برای یک محیط خاکی با لایه‏بندی افقی تحت بارگذاری قائم [48] 54

شکل ‏4‑3: مدل‏سازی نیم‏فضای زیرین. الف) مخروط ناقص تکی برای مدل سازی نیم فضای الاستیک؛ ب) دو نوع مخروط اولیه، موج های بالا رونده و موج های پایین رونده 55

شکل ‏4‑4: دیسک قرارگرفته در عمق یک نیم‏فضا [49] 55

شکل ‏4‑5: شرایط تقارن برای دیسک مجازی اصلی و تصویر آن در مدل مخروط دو سویه [49] 56

شکل ‏4‑6: الف) امواج پایین رونده؛ ب) امواج بالا رونده [48] 57

شکل ‏4‑7: دیسک های صلب و تصویر آنها در فضای کامل [48] 58

شکل ‏4‑8: دیسک واقع بر دو لایه‏ی قرار گرفته بر یک نیم‏فضای انعطاف‏پذیر [28] 62

شکل ‏4‑9: بستر خاکی مسلح نشده با ژئوسل.. 69

شکل ‏4‑10: بستر خاکی مسلح شده با ژئوسل.. 70

شکل ‏5‑1: هندسه و نحوه قرارگیری ژئوسل در خاک ماسه‏ای واقع بر محیط نیمه‏ بی‏نهایت... 74

شکل ‏5‑2: پی سطحی مستقر بر خاک مسلح با دو لایه‏ی ژئوسل.. 88

فهرست نمودار‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

نمودار ‏3‑1: ضریب سختی فنر دیسک واقع بر نیم‏فضای همگن برای درجه‏ی آزادی عمودی به ازای نسبت‏های پواسون مختلف   41

نمودار ‏3‑2: ضریب میرایی دیسک واقع بر نیم‏فضای همگن برای درجه‏ی آزادی عمودی به ازای نسبت‏های پواسون مختلف   42

نمودار ‏4‑1: ضریب سختی فنر دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی  63

نمودار ‏4‑2: ضریب میرایی دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی  63

نمودار ‏4‑3: ضرایب سختی دینامیکی دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی  64

نمودار ‏4‑4 : مقایسه‏ی ضریب فنر به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح.. 71

نمودار ‏4‑5 : مقایسه‏ی ضریب میرایی به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح.. 71

نمودار ‏4‑6 : مقایسه‏ی بزرگی سختی دینامیکی به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح  72

نمودار ‏5‑1 : اثر عمق‏های مختلف قرار‏گیری لایه‏ی ژئوسل بر ضریب فنر. 76

نمودار ‏5‑2 : اثر عمق‏های مختلف قرار‏گیری ژئوسل بر ضریب میرایی.. 76

نمودار ‏5‑3 : بزرگی سختی دینامیکی به‏ازای عمق‏های مختلف قرار‏گیری ژئوسل.. 77

نمودار ‏5‑4 : اثر ارتفاع ژئوسل بر ضریب فنر. 78

نمودار ‏5‑5 : اثر ارتفاع ژئوسل بر ضریب میرایی.. 78

نمودار ‏5‑6 : اثر ارتفاع ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 79

نمودار ‏5‑7 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر ضریب فنر. 80

نمودار ‏5‑8 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر ضریب میرایی.. 80

نمودار ‏5‑9 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 81

نمودار ‏5‑10 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر ضریب فنر. 82

نمودار ‏5‑11 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر ضریب میرایی.. 82

نمودار ‏5‑12 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 83

نمودار ‏5‑13 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر ضریب فنر. 84

نمودار ‏5‑14 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر ضریب میرایی.. 84

نمودار ‏5‑15 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 85

نمودار ‏5‑16 : اثر تراکم خاک پرکننده بر ضریب فنر. 86

نمودار ‏5‑17 : اثر تراکم خاک پرکننده بر ضریب میرایی.. 86

نمودار ‏5‑18 : اثر تراکم خاک پرکننده بر بزرگی سختی دینامیکی.. 87

نمودار ‏5‑19 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار ضریب فنر. 88

نمودار ‏5‑20 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار ضریب میرایی.. 89

نمودار ‏5‑21 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار سختی دینامیکی.. 89

نمودار ‏5‑22 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر ضریب فنر. 90

نمودار ‏5‑23 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر ضریب میرایی.. 91

نمودار ‏5‑24 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 91

فهرست جدول‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

جدول ‏3‑1: ضرایب فنر، میراگر و جرم مدل مخروط و مدل گسسته برای یک پی سطحی.. 37

جدول ‏4‑1: خصوصیات ژئوگریدها 65

جدول ‏4‑2: مشخصات بستر خاکی زیر پی سطحی.. 69

جدول ‏4‑3: مشخصات مسلح‏کننده (ژئوسل) و خاک پرکننده‏ی آن.. 70

جدول ‏5‑1: جزئیات مدل‏سازی مربوط به تاثیر پارامترهای مختلف... 75

جدول ‏5‑2: مشخصات مدل‏سازی جهت بررسی اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل  90

و......

پایان نامه ارشد عمران: ارائه‏ ی یک روش تحلیلی جدید برای تعیین رفتار پی‏ های سطحی مستقر بر خاک مسلح

پایان‏نامه‏ کارشناسی ارشد مهندسی عمران

گرایش مهندسی خاک و پی

عنوان :

ارائه‏ ی یک روش تحلیلی جدید برای تعیین رفتار پی‏ های سطحی مستقر بر خاک مسلح

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات:  120  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

چکیده

در این پایان‏نامه به منظور تحلیل رفتار پی‏های سطحی مستقر بر خاک مسلح از یک روش ساده‏ی فیزیکی مبتنی بر مقاومت مصالح به نام «روش مخروط» استفاده شده است که در واقع به عنوان جایگزینی برای روش‏های حل دقیق که مبتنی بر تئوری الاستودینامیک سه‏بعدی هستند، به‏کار می‏رود. روش مخروط توانایی ترکیب پیچیدگی شرایط خاک‏های لایه‏ای و بررسی چگونگی انتشار امواج در این محیط‏ها را دارا می‏باشد و از دقت مهندسی قابل قبولی برخوردار است.

به منظور مدل‏سازی خاک مسلح با ژئوسل با استفاده از روش مخروط، هر لایه ژئوسل و خاک پرکننده‏ی آن، با استفاده از یک مدل تجربی مرکب مبتنی بر تئوری تنش حلقه مدل‏سازی شد. در این مدل مرکب، خصوصیات ژئوسل و خاک پر‏کننده‏ی آن در نظر گرفته شد و لایه‏ی ژئوسل به صورت یک لایه‏ی همگن مدل‏سازی شد. همچنین تاثیر چند پارامتر روی سختی دینامیکی پی سطحی واقع بر خاک مسلح بررسی شد، از قبیل: خصوصیات هندسی ژئوسل، تعداد لایه‏های آن، تراکم خاک پر‎کننده‏ و همچنین عمق قرارگیری لایه‏ی ژئوسل. متعاقبا ضرایب مربوط به سختی دینامیکی برای درجه‏ی آزادی قائم به ازای هر یک به دست آمد. به طور کلی هر چه بالشتک ژئوسل دارای دیواره‏ی بلند‏تر، حفرات کوچک‏تر و مدول سکانت بیش‏تر باشد نتایج بهتری را به دست می‏دهد. . با افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل میزان ضریب سختی فنر و ضریب میرایی و در نتیجه ضریب سختی دینامیکی افزایش می‏یابد. از طرفی هرچه عمق قرارگیری ژئوسل به سطح خاک نزدیک‏تر باشد سختی فنر بیش‏تر و ضریب میرایی کم‏تر خواهد شد. به طور کلی از بین این دو پارامتر‏ مربوط به سختی دینامیکی، نقش ضریب میرایی در بررسی پی مستقر بر خاک مسلح پر‏رنگ‏تر و تعیین‏کننده‏تر بوده است. چرا که یکی از بارز‏ترین ویژگی‏های مصالح ژئوسنتتیکی در خاک، صرف نظر از سختی بیش‏تری که به خاک می‏دهد، درصد میرایی مصالح تشکیل دهنده آن است.

کلیدواژه‏ها: روش فیزیکی، مدل مخروط، انتشار امواج، پی سطحی، خاک مسلح

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فهرست علائم و نشانه‌ها ث‌

فهرست شکل‌‌ها ح‌

فهرست نمودار‏ها.........................................................................................................................................................د

فهرست جدول‌‌ها ر‌

فصل 1-    کلیات و مقدمه. 1

1-1-    پیشگفتار 1

1-2-    بیان موضوع. 2

1-3-    ضرورت تحقیق.. 3

1-4-    هدف پژوهش.... 4

1-5-    قلمرو پژوهش.... 4

1-6-    روش انجام پژوهش.... 5

1-7-    ساختار پایان نامه. 5

فصل 2-   مروری بر تاریخچه‏ی موضوع.. 7

2-1-    مقدمه….. 7

2-2-    مروری بر تاریخچه و مطالعات انجام شده در زمینه‏ی کاربرد ژئوسل.. 7

2-2-1-     سیستم‏‏های ژئوسل و کاربرد‏ها 7

2-2-2-     مطالعات انجام شده روی ژئوسل.. 8

2-2-3-     مطالعات انجام شده در زمینه‏ی اندرکنش غشا و پرکننده 16

2-3-    مروری بر تاریخچه‏ی توسعه‏ی روش مخروط.. 19

2-4-    خلاصه و جمع‏بندی.. 25

فصل 3-    معرفی مبانی مدل مخروط.. 27

3-1-    مقدمه……  27

3-2-    فرضیات در مدل مخروط.. 27

3-3-    تعیین سختی دینامیکی پی سطحی.. 29

3-3-1-     مدل تک مخروطی.. 30

3-3-2-     مدل دو مخروطی.. 30

3-3-3-     پی سطحی واقع بر محیط نیمه بی‏نهایت همگن.. 31

3-3-3-1-  مدل مخروط انتقالی   32

3-3-4-     اصلاحات مدل مخروط.. 36

3-3-4-1-  سرعت موج……………  37

3-3-4-2-  جرم محبوس………………  38

3-3-4-3-  ضرایب سختی دینامیکی.. 40

3-3-5-     در نظر گرفتن میرایی.. 42

3-3-6-      انعکاس و انکسار موج در ناپیوستگی مصالح در یک مخروط.. 43

3-3-6-1-   ضریب انعکاس………….. 43

3-3-7-     پی سطحی واقع بر لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای همگن.. 46

3-3-8-     پی سطحی واقع بر لایه‏ی مستقر بر بستر صلب... 48

3-3-9-     پی سطحی واقع بر نیم فضای چندلایه. 50

3-4-    خلاصه……….. 51

فصل 4-    تحلیل پی سطحی واقع بر خاک مسلح با استفاده از روش مخروط.. 52

4-1-    مقدمه…………  52

4-2-    ارائه‏ی روش تحلیل با استفاده از توده‏ی مخروطی.. 53

4-2-1-     دیسک مجازی واقع بر سطح مشترک... 55

4-2-2-     تشکیل ماتریس سختی دینامیکی.. 56

4-2-2-1-  حرکت انتقالی………….. 57

4-2-3-     ارزیابی دقت روش مخروط.. 62

4-3-    لایه‏ی مسلح‏کننده 64

4-3-1-     مصالح سازنده‏ی ژئوسل.. 65

4-4-    مدل‏سازی لایه‏ی ژئوسل به‏صورت خاک معادل.. 66

4-4-1-     در نظر گرفتن میرایی مصالح ژئوسل در مدل‏سازی.. 68

4-5-    طرح مسئله و ارزیابی آن.. 68

4-5-1-     حالت خاک غیرمسلح.. 68

4-5-2-     حالت خاک مسلح با یک لایه‏ ژئوسل.. 69

4-5-3-     مقایسه و ارزیابی.. 70

4-6-    خلاصه……. 72

فصل 5-    مطالعات پارامتریک.... 74

5-1-    مقدمه……. 74

5-2-    تعیین عمق بهینه‏ی قرارگیری اولین لایه‏ی ژئوسل.. 75

5-3-    بررسی اثر ارتفاع ژئوسل.. 77

5-4-    بررسی اثر نسبت ابعادی ژئوسل.. 79

5-5-    بررسی اثر میرایی مصالح ژئوسل.. 81

5-6-    بررسی اثر سختی مصالح ژئوسل.. 83

5-7-    بررسی اثر تراکم خاک پر‏کننده 85

5-8-    تعیین حد فاصل بهینه بین لایه‏های ژئوسل در خاک... 87

5-9-    بررسی اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل.. 90

5-10-  خلاصه‏…….. 92

فصل 6-    جمع‏بندی، نتیجه‏گیری و پیشنهادات... 93

6-1-    جمع‏بندی  93

6-2-    نتیجه‏گیری.. 94

6-3-    پیشنهادات برای کارهای آینده 95

فهرست مراجع.. 96

واژه‏نامه فارسی به انگلیسی.. 100

واژه‏نامه انگلیسی به فارسی.. 102

فهرست علائم و نشانه‌ها

عنوان                                                                                                              علامت اختصاری

z0	ارتفاع راس مخروط
h	ارتفاع ژئوسل
deq	اندازه‏ی معادل حفره‏ی ژئوسل
T	پارامتر زمان رفت و برگشت موج در لایه
Ke	پارامتر بدون بعد مدول
Tj,j(ω)	تابع انتقال
u	تغییرمکان
σ3	تنش افقی متوسط
Δσ3	تنش محصورکننده
EjF	ثابت اکو
λ	ثابت لامه
ΔM	جرم محبوس افزوده
ρ	جرم حجمی
H	حد فاصل دو لایه‏ی ژئوسل در خاک
T(ω)	دامنه‏ی لنگر پیچشی
M(ω)	دامنه‏ی لنگر چرخشی
g	دامنه‏ی موج انعکاسی
f	دامنه‎‏ی موج برخوردی
V(ω)	دامنه‏ی نیروی برشی
N(ω)	دامنه‏ی نیروی قائم
J	دوران
S	سختی دینامیکی
Kr	سختی معادل لایه‏ی ژئوسل
Eg	سختی معادل لایه‏ی ژئوسل
CLa	سرعت ظاهری لایسمر
Cs	سرعت موج برشی
CL	سرعت موج برگشتی
Cp	سرعت موج فشاری
r0	شعاع پی سطحی
d	ضخامت لایه‎ی خاک
k	ضریب بدون بعد لایه
K	ضریب استاتیکی فنر
α	ضریب انعکاس
μ	ضریب جرم محبوس
C	ضریب میرایی
Z	عمق خاک
U	عمق مدفون بالاترین لایه‏ی ژئوسل
a0	فرکانس بدون بعد
ω	فرکانس زاویه ای
d0	قطر اولیه معادل تک سلول ژئوسل
D	قطر پی سطحی
εa	کرنش محوری شکست
E	مدول الاستیسیته‏ی خاک
G	مدول برشی
Ec	مدول مقید شده
M	مدون سکانت ژئوسل
Ag	مساحت حفره ژئوسل
A	مساحت قاعده مخروط روی سطح مشترک
ΔMJ	ممان اینرسی دورانی اضافه شده
I0	ممان اینرسی قطبی
ξ	میرایی مصالح خاک
ν	نسبت پواسون
Q(ω)	نیروی خارجی
P	نیروی قائم

فهرست شکل‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

شکل ‏1‑1: انتشار امواج در مخروط [2] 3

شکل ‏2‑1: سیستم ژئوسل ساخته شده از نوارهایی از ورق‏های پلیمری جوش شده به هم.. 8

شکل ‏2‑2: سیستم ژئوسل ساخته شده از ژئوگرید؛ الف) شکل نمونه‏ی ژئوسل.ب)اتصال ژئوگرید‏ها [7] 8

شکل ‏2‑3: تصویر شماتیک پیکربندی آزمایش توسط رئا و میشل [8] 9

شکل ‏2‑4: نحوه‏ی قرارگیری صفحه‏ی بار در آزمایش‏های رئا و میشل [8] 9

شکل ‏2‑5: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی مهایسکار و ماندال [10] 11

شکل ‏2‑6: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی باتهرست و کرو برای تست مقاومت برشی بین لایه‏های مسلح [5] 11

شکل ‏2‑7: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی کریشناسوامی و همکاران [12] 12

شکل ‏2‑8: الگو‏های استفاده شده در ساخت ژئوسل از ژئوگرید. 12

شکل ‏2‑9: تصویر شماتیک نحوه‏ی انجام آزمایش توسط دش و همکاران [13] 13

شکل ‏2‑10: تصویر شماتیک از مکانیزم شکست و نیرو‏های موثر بر شیب مسلح با ژئوسل [22] 15

شکل ‏2‑11: نحوه‏ی انجام آزمایش‏های سه‏محوری روی ژئوسل توسط راجاگوپال و همکاران [27] 18

شکل‏2‑12: انتشار امواج برای دیسک مدفون در خاک لایه‏ای.. 22

شکل‏2‑13:پی متقارن محوری با شکل دلخواه. الف)پی‏کاملا مدفون درخاک‏لایه‏ای نیم‏فضا؛‏ب)پی ‏مدفون در خاک‏لایه‏ای‏بر بستر صلب [42] 22

شکل‏2‑14: تقسیم‏بندی ناحیه‏ی خاک بستر زیر دو پی مجاور هم [43] 23

شکل‏2‑15: کاربرد مدل مخروط در آنالیز لرزه‏ای هتل آزادی [44] 24

شکل ‏2‑16: تحلیل گروه شمع در خاک لایه‏ای توسط یزدانی [46] 25

شکل ‏3‑1: انتشار امواج در مخروط ناقص. الف) مخروط اولیه؛ ب) امواج انعکاس یافته و انکسار ‏یافته [28] 28

شکل ‏3‑2: مخروط یک‏طرفه. 30

شکل ‏3‑3: مخروط دو‏طرفه [49] 31

شکل ‏3‑4: مخروط‏ها برای درجات آزادی مختلف [28] 32

شکل ‏3‑5: دیسک واقع بر سطح نیمه بی‏نهایت همگن. الف) مخروط ناقص نیمه بی‏نهایت برای حرکت قائم ب) مدل پارامتر متمرکز [28] 33

شکل ‏3‑6: مدل خاک-سازه به وسیله جرم متمرکز-فنر-میراگر [49] 35

شکل ‏3‑7: جرم محبوس ΔM برای درجه آزادی عمودی [42] 38

شکل ‏3‑8: مدل مخروط و مدل‏ گسسته برای پی واقع بر سطح نیم‏فضای همگن. الف) مخروط نیمه نامحدود ناقص؛ ب) مدل گسسته برای درجه آزادی انتقالی؛ پ) مدل گسسته برای درجه آزادی دورانی [28]. 39

شکل ‏3‑9: انتشار موج در مخروط‏ها. الف)موج برخوردی به سطح مشترک ؛ب)موج انکسار‏یافته؛پ) موج انعکاس‏یافته [48] 44

شکل ‏3‑10: پی واقع بر لایه‏ی خاک مستقر بر نیم‏فضای ویسکوالاستیک و انعکاس و انکسار امواج در فصل مشترک لایه‏ها 46

شکل ‏3‑11: انتشار موج در مخروط‏ها برای لایه‏ی مستقر بر بستر صلب [3] 48

شکل ‏3‑12: نمایش الگوی انکسار و انعکاس موج در مرز ناپیوستگی ها [28] 50

شکل ‏3‑13: دیسک واقع بر نیم‏فضای چندلایه. الف) تقسیم‏بندی با 20 لایه‏ی متکی بر نیم‏فضای همگن؛ ب) مدول برشی افزایشی با عمق به صورت خطی [28] 51

شکل ‏4‑1: لایه ی خاکی بین دو سطح مشترک به عنوان یک مخروط ناقص.... 53

شکل ‏4‑2: توده مخروطی متشکل از مخروط‏های ناقص برای یک محیط خاکی با لایه‏بندی افقی تحت بارگذاری قائم [48] 54

شکل ‏4‑3: مدل‏سازی نیم‏فضای زیرین. الف) مخروط ناقص تکی برای مدل سازی نیم فضای الاستیک؛ ب) دو نوع مخروط اولیه، موج های بالا رونده و موج های پایین رونده 55

شکل ‏4‑4: دیسک قرارگرفته در عمق یک نیم‏فضا [49] 55

شکل ‏4‑5: شرایط تقارن برای دیسک مجازی اصلی و تصویر آن در مدل مخروط دو سویه [49] 56

شکل ‏4‑6: الف) امواج پایین رونده؛ ب) امواج بالا رونده [48] 57

شکل ‏4‑7: دیسک های صلب و تصویر آنها در فضای کامل [48] 58

شکل ‏4‑8: دیسک واقع بر دو لایه‏ی قرار گرفته بر یک نیم‏فضای انعطاف‏پذیر [28] 62

شکل ‏4‑9: بستر خاکی مسلح نشده با ژئوسل.. 69

شکل ‏4‑10: بستر خاکی مسلح شده با ژئوسل.. 70

شکل ‏5‑1: هندسه و نحوه قرارگیری ژئوسل در خاک ماسه‏ای واقع بر محیط نیمه‏ بی‏نهایت... 74

شکل ‏5‑2: پی سطحی مستقر بر خاک مسلح با دو لایه‏ی ژئوسل.. 88

فهرست نمودار‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

نمودار ‏3‑1: ضریب سختی فنر دیسک واقع بر نیم‏فضای همگن برای درجه‏ی آزادی عمودی به ازای نسبت‏های پواسون مختلف   41

نمودار ‏3‑2: ضریب میرایی دیسک واقع بر نیم‏فضای همگن برای درجه‏ی آزادی عمودی به ازای نسبت‏های پواسون مختلف   42

نمودار ‏4‑1: ضریب سختی فنر دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی  63

نمودار ‏4‑2: ضریب میرایی دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی  63

نمودار ‏4‑3: ضرایب سختی دینامیکی دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی  64

نمودار ‏4‑4 : مقایسه‏ی ضریب فنر به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح.. 71

نمودار ‏4‑5 : مقایسه‏ی ضریب میرایی به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح.. 71

نمودار ‏4‑6 : مقایسه‏ی بزرگی سختی دینامیکی به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح  72

نمودار ‏5‑1 : اثر عمق‏های مختلف قرار‏گیری لایه‏ی ژئوسل بر ضریب فنر. 76

نمودار ‏5‑2 : اثر عمق‏های مختلف قرار‏گیری ژئوسل بر ضریب میرایی.. 76

نمودار ‏5‑3 : بزرگی سختی دینامیکی به‏ازای عمق‏های مختلف قرار‏گیری ژئوسل.. 77

نمودار ‏5‑4 : اثر ارتفاع ژئوسل بر ضریب فنر. 78

نمودار ‏5‑5 : اثر ارتفاع ژئوسل بر ضریب میرایی.. 78

نمودار ‏5‑6 : اثر ارتفاع ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 79

نمودار ‏5‑7 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر ضریب فنر. 80

نمودار ‏5‑8 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر ضریب میرایی.. 80

نمودار ‏5‑9 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 81

نمودار ‏5‑10 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر ضریب فنر. 82

نمودار ‏5‑11 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر ضریب میرایی.. 82

نمودار ‏5‑12 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 83

نمودار ‏5‑13 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر ضریب فنر. 84

نمودار ‏5‑14 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر ضریب میرایی.. 84

نمودار ‏5‑15 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 85

نمودار ‏5‑16 : اثر تراکم خاک پرکننده بر ضریب فنر. 86

نمودار ‏5‑17 : اثر تراکم خاک پرکننده بر ضریب میرایی.. 86

نمودار ‏5‑18 : اثر تراکم خاک پرکننده بر بزرگی سختی دینامیکی.. 87

نمودار ‏5‑19 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار ضریب فنر. 88

نمودار ‏5‑20 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار ضریب میرایی.. 89

نمودار ‏5‑21 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار سختی دینامیکی.. 89

نمودار ‏5‑22 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر ضریب فنر. 90

نمودار ‏5‑23 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر ضریب میرایی.. 91

نمودار ‏5‑24 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی.. 91

فهرست جدول‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

جدول ‏3‑1: ضرایب فنر، میراگر و جرم مدل مخروط و مدل گسسته برای یک پی سطحی.. 37

جدول ‏4‑1: خصوصیات ژئوگریدها 65

جدول ‏4‑2: مشخصات بستر خاکی زیر پی سطحی.. 69

جدول ‏4‑3: مشخصات مسلح‏کننده (ژئوسل) و خاک پرکننده‏ی آن.. 70

جدول ‏5‑1: جزئیات مدل‏سازی مربوط به تاثیر پارامترهای مختلف... 75

جدول ‏5‑2: مشخصات مدل‏سازی جهت بررسی اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل  90

و......