بررسی پارامتریک رفتار ترانشه های قائم ماسه ای میخ کوبی شده با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژئوتکنیک

این پایان نامه در 24 دی ماه سال 1385 توسط آقای مهندس امین عسکری نژاد و با راهنمایی اساتید محترم جناب آقای دکتر حسین صالح زاده و جناب آقای دکتر حبیب شاه نظری در دانشگاه علم و صنعت ایران ارائه گردید. اعضای هیات داوران این پایان نامه اساتید محترم جناب آقای دکتر مجید مرادی، عضو هیات علمی دانشکده فنی دانشگاه تهران و جناب آقای پروفسور محمد حسن بازیار، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت ایران بودند.

مدل سازی سانتریفوژ

اگر دقیقاً خاکی مشابه با خاک سازه اصلی در مدل استفاده شود (با در نظر گرفتن اثر اندازه ذرات) و همچنین روش تهیه نمونه به خوبی انجام گیرد، به گونه ای که مدل دقیقاً همان تاریخچه تنشی را تجربه کند که سازه اصلی تحمل کرده است، تا قفل و بست ذرات خاک مشابه سازه اصلی شود و سپس مدل سانتریفیوژی تحت شتاب گریز از مرکز N برابر شتاب گرانش زمین قرار گیرد، آن گاه تنش قائم در عمق hm از مدل برابر تنش قائم در عمق hp از سازه اصلی خواهد بود که =N.hm hp. این موضوع همان قانون اساسی مدلسازی با سانتریفیوژ است که در آن، تشابه تنشها در نقاط مشابه توسط شتاب دهی یک مدل با مقیاس N برابر کوچکتر، به اندازه N برابر شتاب گرانش برقرار می شود.

یک مدل ابزار بندی شده ترانشه قائم میخ کوبی شده در دستگاه سانتریفیوژ مکانیک خاک دانشگاه علم و صنعت ایران

در این پایان نامه 17 آزمایش سانتریفیوژ تحت شتاب  g20 بر روی شیب های قائم ماسه ای میخ کوبی شده انجام و پارامترهایی مانند: اثر سختی میخ اثر مساحت تحت تاثیر هر میخ اثر طول میخ ها اثر زبری میخ اثر سختی خمشی پوشش بر رفتار شیب های میخ کوبی شده بررسی گردید.

نمونه ای از مدل سانتریفیوژی یک شیروانی قائم میخ کوبی شده استفاده شده در پایان نامه

برای بررسی رفتار شیب های قائم ماسه ای میخ کوبی شده پارامترهایی مانند: تغییر مکان افقی تاج تغییر مکان قائم تاج و فاصله رخنمون سطوح گسیختگی بر سطح فوقانی شیب تا محل اولیه پوشش اندازه گیری گردید. اندازه گیری این پارامترها به دو روش صورت گرفت: 1-ابزاربندی نمونه 2-روش پردازش تصویر جهت اندازه گیری تغییر مکان افقی پوشش در ترانشه ها از LVDT (تغییر مکان سنج) استفاده گردید سیستم دریافت داده دستگاه سانتریفیوژ مکانیک خاک دانشگاه علم و صنعت ایران دارای قابلیت ثبت و دریافت داده با نرخ 100 نمونه در ثانیه به طور همزمان از 16 حسگر می باشد. داده های دریافتی در حافظه دستگاه ذخیره شده و پس از آزمایش مورد تحلیل قرار می گیرند.

برای انجام پردازش بر روی تصاویر دریافتی از نمونه که در حالت in-flight دستگاه و به صورت بی سیم بر روی مانیتور کامپیوتر قابل مشاهده و ذخیره است، از خطوط و نقاط هدف استفاده گردید. این نقاط و خطوط با ایجاد تضاد رنگی مناسب، امکان مشاهده و ردیابی نقاط مختلف نمونه را فراهم می نمایند.

همچنین روش دیگری که در این پایان نامه جهت تشخیص محل سطوح گسیختگی استفاده گردید، تحلیل کرنش ها می باشد. این روش با مثلث بندی دیواره جانبی نمونه (با استفاده از نقاط هدف)، تعیین مختصات گوشه های هر المان مثلثی و ردیابی و تطبیق این مثلث ها در تصاویر متوالی، کرنش هر یک از المان ها محاسبه می شود. با توجه به این که در یک پروفیل افقی از نمونه در حوالی منطقه گسیختگی میزان کرنش برشی حداکثر است، می توان محل سطح گسیختگی را در ارتفاع های مختلف از نمونه تعیین نمود.

در شکل زیر نمودار تغییرات افزایش تغییر مکان قائم تاج در مقابل افزایش شتاب کل (برآیند شتاب گرانش، 1g و شتاب گریز از مرکز، Ng)، برای دو آزمایش مقایسه شده است. همان گونه که ملاحظه می شود، افزایش تغییر مکان افقی پوشش با افزایش شتاب پس از انجام عملیات حفاری رابطه ای مستقیم دارد. در مدلسازی های این پایان نامه فرایند اجرای دیواره های میخ کوبی شده که به صورت بالا به پایین است با انجام حفاری خاک جلوی ترانشه در گام های مختلف حفاری، شبیه سازی شده است.

تغییرات افزایش تغییر مکان افقی تاج در مقابل افزایش شتاب

نتایج به دست آمده از مدلسازی های فیزیکی در این پایان نامه، با استفاده از شبیه سازی عددی و نتایج تحقیق های مشابه، مقایسه شده است.

منابع و مراجع حسین صالح زاده، محمد حسن بازیار، میر عماد موسوی، فرزاد فرید افشین، حسین اقمشه ای، امین عسکری نژاد، امیر شاهرخی، "ساخت سانتریفیوژ ژئوتکنیکی با بازوی 85 سانتی متر"، مجموعه مقالات دومین کنگره ملی مهندسی عمران، گرایش ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، صفحات :174-182.  Garg,K.G. (1992).Evaluating Soil-Reinforcement Friction. Proc. Of Int. Symp. On Earth Reinforcement Practice, Vol. 1, Fukuoka, pp67-72.   Langhar, H.L. (1951). “ Dimensional Analysis and Theory of Models”. John Wiley. New York.   Ovesen, N.K. (1979). “The scaling law relationship”- Panel Discussion. Proc. 7th Eur. Conf. Soil Mech. Found. Engi., Brighton, No 4 , pp319-323.   James, R.G. (1972). “Some aspects of soil mechanics model testing. In stress-strain Behavior of soil.” Proc. Roscoe Mem. Symp. Foulis, pp.417-440.   Stocker, M.F., Korber, G.W., Gässler, G., and Gudehus, G. (1979). “Soil Nailing,” inInternational Conference on Soil Reinforcement I, Paris, France, Vol. 2, pp. 469–474.