فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه 1-1-کلیات...... 21-2- روانگرایی ....... 31-3- روانگرایی جریانی... 31-4- تحرک سیکلی..... 41-4-1- انتشار جانبی...... 51-4-2- روانگرایی سطحی.... 61-5- روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی. 71-5-1- شرح عمومی روشهای مقابله در برابر پدیده روانگرایی81-5-1-1- روشهای تراکمی................. 111-5-1-1-1- شمع های ماسه ای متراکم. 111-5-1-1-2- روش ویبراسیون میله..... 181-5-1-1-3- روش ویبراسیون شناور.... 201-5-1-1-4- روش تراکم دینامیکی..... 211-5-1-1-5- روش کوبیدن لرزشی....... 231-5-1-2- روش صلب سازی و تثبیت خاک...... 241-5-1-3- روش تعویض و جای گذاری......... 281-5-1-4- پایین انداختن تراز آب زیرزمینی291-5-1-5- روش استهلاک فشار آب منفذی...... 301-5-1-6- روش محدود سازی کرنش برشی...... 311-6- مقایسه روشهای جلوگیری از رخداد روانگرایی 321-6-1- مقایسه از حیث دامنه کاربرد......... 331-6-1-1- نوع خاک....................... 341-6-1-2- بررسی آمارهای رسمی موجود...... 37عنوان صفحه 1-6-2- مقایسه مکانیسم عملکرد روش های مقاوم سازی در برابر رخداد روانگرایی................................ 401-6-3- مقایسه روش های مقاوم سازی از لحاظ آلودگی های زیست محیطی.......................................... 43 فصل دوم: مروري بر تحقيقات انجام شده2-1- شمع های ماسه ای متراکم ................ 462-2- تاریخچه، روند طراحی و روشهای اجرا...... 462-3- روند طراحی شمع های ماسه ای متراکم...... 47 فصل سوم: روش انجام کار3-1- آشنايي با نرم افزار PLAXIS ............ 523-1-1- زیر برنامه ورودی .............. 533-1-1-1- الگو های تحلیلی............... 533-1-1-2- اجزاء......................... 543-1-1-3- ویژگی های مصالح............... 553-1-1-4- الگو های رفتاری خاک........... 563-1-1-5- شرایط مرزی.................... 583-1-1-6- تولید شبکه اجزاء محدود........ 593-1-1-7- شرایط اولیه................... 593-1-2- زیر برنامه محاسبات................. 593-1-2-1- تحلیل پلاستیک.................. 603-1-2-2- تحلیل تحکیم................... 613--1-2-3- تحلیل پایداری................ 613-1-2-4- تحلیل دینامیکی................ 623-1-3- زیر برنامه خروجی................... 623-1-4- زیر برنامه منحنی ها................ 633-2- نحوه مدل سازی.......................... 633-2-1- هندسه مدل.......................... 653-2-2- مشخصات فنی خاک..................... 673-2-3- تحلیل مدل.......................... 67 عنوان صفحه 3-3- تئوری بسط حفره در توده خاک نامحدود..... 693-3-1- Vesic (1972)........................ 703-3-2- Ramesh , Gupta (2002)................. 733-3-2-1- کرنش های پلاستیک در ناحیه پلاستیک اطراف یک حفرهاستوانه ای............................ 743-3-3- H. Vaziri and X. Wang(1992)............. 763-3-4- R. Salgado, J. K. Mitchell, M. Jamilkowski(1997) 78 فص چهارم: نتايج، بحث و پيشنهادات 4-1- نتايج بدست آمده و بحث ................. 814-1-1- نتایج در دانسیته نسبی 40%.......... 814-1-1-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0as=)..... 824-1-1-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)...... 854-1-1-3- نرخ جایگذاری 15/0 و 02/0( 2/0 و 15/0as=)884-1-2- نتایج در دانسیته نسبی 50%.......... 914-1-2-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0as=).... 924-1-2-3- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)...... 944-1-2-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0as=).... 954-1-2-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0as=)...... 974-1-3- نتایج در دانسیته نسبی 60%.......... 984-1-3-1- نرخ جایگذاری 05/0 (05/0=as).... 1004-1-3-2- نرخ جایگذاری 1/0 (1/0as=)...... 1014-1-3-3- نرخ جایگذاری 15/0 (15/0as=).... 1034-1-3-4- نرخ جایگذاری 2/0 (2/0as=)...... 1044-2- نتيجه گيري و پيشنهادات................. 107منابع.......................................... 109 عنوان صفحه پیوست هاپیوست 1- کد نویسی SPT خاک پس از بهسازی با استفاده از روابط تجربی در محیط نرم افزار MATLAB7.1.... 114پیوست 2- کد نویسی SPT خاک پس از بهسازی با استفاده از تئوری پیشین و اصلاح شده بسط حفره در محیط نرم افزار MATLAB7.1117پیوست 3- کد نویسی SPT خاک پس از بهسازی با استفاده از خروجی های نرم افزار PLAXIS2D.v8.2، در محیط نرم افزار MATLAB7.1............................................ 123 فهرست جدول ها عنوان و شماره صفحهجدول (1-1). روش های مقاوم سازی خاک در مقابل رخداد روانگرایی و اصول آنها..................................................................................... 9جدول (1-2). عمق موثر در استفاده از روش های معمول مقاوم سازی 36جدول (1-3). میزان استفاده از روش های تراکمی در طی پنج سال(1990-1985) در ژاپن.................................. 39جدول (3-1). تعداد و مشخصات تحلیل های انجام گرفته در تحقیق 64جدول(3-2). پارامتر های خاک مورد استفاده در مدل سازی 67 فهرست شکل ها عنوان صفحهشکل (1-1). روستای yungay (الف)، قبل و (ب)، بعد ازمدفون شدن زیر زمین لغزه ناشی از زلزله عظیم Peruvian (1970)...... 4شکل (1-2). پل Million Dollar بعد از زلزله آلاسکا (1964) 5شکل (1-3). شکل (1-3): آسیب های وارد بر خط لوله ناشی از انتشار جانبی خاک...................................... 6شکل (1-4). انحراف مفرط از حالت قائم پل ریلی Rio Bananito در زلزله کاستاریکا (1991)............................... 7شکل (1-5). نحوه اجرای شمع های ماسه ای متراکم... 13شکل (1-6). قطر شمع نهائی بدست آمده در لایه های مختلف 14شکل (1-7). نمودار توزیع دانه بندی مناسب در شمع های ماسه ای متراکم......................................... 15شکل (1-8). ماشین آلات مورد استفاده در خشکی و در بستر دریاها یا اقیانوس ها..................................... 17شکل (1-9). نحوه اجرای شماتیک ویبراسیون میله.... 19شکل (1-10). شماتیک نحوه اجرای روش ویبراسیون شناور 21شکل (1-11). شماتیک نحوه اجرای روش تراکم دینامیکی22شکل (1-12). تجهیزات استاندارد روش کوبیدن لرزشی. 24شکل (1-13). روند افزایش مقاومت در برابر روانگرایی با افزایش مقدار سیمان.......................................... 25شکل (1-14). مقاوم سازی ساختار ذرات تشکیل دهنده خاک با اتصال مواد تثبیت کننده به آنها............................ 26شکل (1-15). اثر روش استهلاک در جلوگیری از افزایش فشار آب منفذی، حین رخداد زلزله........................... 31شکل (1-16). اصول و مکانیسم عملکردی روش محدود سازی کرنش برشی 32شکل (1-17). گستره استفاده از هر روش در خاک های مختلف34شکل (1-18). آمار مربوط به احجام توده خاک بهسازی شده توسط روش های مختلف در کشور ژاپن (1990- 1985)................. 37 عنوان صفحه شکل (1-19). مکانیسم مقاوم سازی خاک های دارای پتانسیل روانگرایی در روش های مختلف............................... 41شکل (2-1). شماتیک نحوه جایگذاری شمع های ماسه ای متراکم 49شکل (2-2). اصل اصلاح خاک با استفاده از شمع های ماسه ای متراکم49شکل (3-1). الگو های تحلیلی نرم افزار الف) الگوی تقارن محوری و ب) الگوی کرنش صفحه ای..................... 54شکل (3-2). وضعیت قرار گیری گره ها و نقاط تنش در اجزاء خاک 55شکل (3-3). شعاع تاثیر مورد قیاس بر اساس روند طراحی تجربی در چیدمان مربعی................................... 64شکل (3-4). مشخصات اولیه مدل.................... 65شکل (3-5). هندسه مدل شامل جابجایی اعمال شده، مرز شعاع تأثیر و شرایط مرزی..................................... 66شکل (3-6). مش بندی پوسته در نرم افزار PLAXIS2Dv8.2 68شکل (3-7). مش تغییر شکل یافته مدل در نرم افزار PLAXIS2Dv8.2 69شکل (3-8). نواحی مختلف با رفتار های متفاوت در خاک پس از انبساط حفره........................................... 70شکل (3-9). مسیر تنش و شرایط تنش در حین بسط حفره73شکل (4-1). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %40Dr= و 05/0as= 82شکل (4-2). تغییرات نسبت تخلخل نسبت به عمق در %40Dr= و 05/0as= 83شکل (4-3). تغییرات SPT نسبت به عمق در %40Dr= و 05/0as= 84شکل (4-4). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %40Dr= و 1/0as= 86شکل (4-5). تغییرات نسبت تخلخل نسبت به عمق در %40Dr= و 1/0as= 87شکل (4-6). تغییرات SPT نسبت به عمق در %40Dr= و 1/0as=87شکل (4-7). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %40Dr= و 15/0as= 88شکل (4-8). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %40Dr= و 2/0as= 89شکل (4-9). تغییرات نسبت تخلخل نسبت به عمق در %40Dr= و2/0،15/0as=............................................... 90شکل (4-10). تغییرات SPT نسبت به عمق در %40Dr= و2/0، 15/0as= 91شکل (4-11). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %50Dr= و 05/0as= 92شکل (4-12). تغییرات SPT نسبت به عمق در %50Dr= و 05/0as= 93شکل (4-13). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %50Dr= و 1/0as= 94شکل (4-14). تغییرات SPT نسبت به عمق در %50Dr= و1/0as=95شکل (4-15). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %50Dr= و 15/0as= 96شکل (4-16). تغییرات SPT نسبت به عمق در %50Dr= و 15/0as= 96شکل (4-17). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %50Dr= و 2/0as= 97عنوان صفحه شکل (4-18). تغییرات SPT نسبت به عمق در %50Dr= و 2/0as= 98شکل (4-19). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %60Dr= و 05/0as= 100شکل (4-20). تغییرات SPT نسبت به عمق در %60Dr= و 05/0as= 100شکل (4-21). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %60Dr= و 1/0as= 101شکل (4-22). تغییرات SPT نسبت به عمق در %60Dr= و 1/0as=. 102شکل (4-23). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %60Dr= و 15/0as= 103شکل (4-24). تغییرات SPT نسبت به عمق در %60Dr= و 15/0as= 104شکل (4-25). تغییرات کرنش حجمی نسبت به عمق در %60Dr= و 2/0 as=105شکل (4-26). تغییرات SPT نسبت به عمق در %60Dr= و 2/0as= 106 فهرست نشانه های اختصاری : Area of original ground per one sand pile.: Sectional area of sand pile.: Replacement ratio.C: Soil Cohesion.Cs: Constant.Cd: Constant.: Relative density.: Void ratio.: Maximum void ratio.: Minimum void ratio.E: Elastic modulus.Et: Thershold Elastic modulus.: Fines content.: Dimensionless cavity expansion factor.: Dimensionless cavity expansion factor.: Dimensionless cavity expansion factor.: Initial shear modulus.Gt: Thershold shear modulus.: Reduced rigidity index.: Rigidity index.: Thershold bulk modulus.: Positive constant.: Positive constant.: N-value of original ground.: Predicted N-value after improvement without giving consideration of fines content.: Target N-value after improvement.Pu: Ultimate pressure.: Distance from the center of SCP.Ri: Initial radius of cavity.RP: Radius of plastic zone.: Reduction ratio of improvement.: Radial Stress.: Circumferential stress in spherical coordinate.: Vertical effective stress.: Radial strain.: Vertical strain.: Circumferential strain in spherical coordinate.: Total volumetric strain.Δ: Average volumetric strain in the plastic zone.: Poisson’s ratio.: Thershold poisson’s ratio.: Soil friction angel. 1-1) کلیاتبا توجه به روند افزايش جمعيت و سير صعودي ساخت سازه هاي مسكوني و اداري سنگين در مناطق مختلف، همچنين به دليل بروز خسارات جانی و مالی زياد ناشي از رخداد زلزله در مناطق با خاكهاي روانگرا، مقاوم سازی خاكهاي روانگرا در برابر این پدیده از اهميت خاصی برخوردار است.از روش های مقاوم سازی خاک در مقایل رخداد روانگرایی، استفاده از شمع‌هاي ماسه‌اي متراکم مي باشد. این روش علاوه بر افزایش مقاومت خاکهای ماسه ای سست در برابر پدیده روانگرایی، در بهبود خواص مقاومتی و نیز پایدار سازی و افزایش ظرفیت باربری دیگر انواع خاکهای رسی، شنی و سیلتی کاربرد وسیعی خواهد داشت.هدف از پژوهش فوق، با استفاده از تئوری بسط حفره و مد نظر قرار دادن اثر نرم شدگی خاک به جهت مدل سازی رفتار دقیق خاک حین تغییر شکل های زیاد، همچنین ساده سازی روابط موجود به مقاصد طراحی، تعيين شعاع تاثير شمع‌هاي ماسه‌اي متراکم و در نهایت ارائه مقایسه ای با روش طراحی تجربی معمول مي‌باشد. همان‌گونه كه در بخش‌هاي آتی به استحضار خواهد رسید، در واقع در پژوهش فوق، با در نظر گرفتن مشخصه‌هاي رفتاری خاك های ماسه‌اي روانگرا و شمع‌هاي ماسه‌اي متراكم، بطور دقيق‌تر، اهدافي همچون اقتصادي‌تر شدن و افزایش بازدهی سيستم فوق نسبت به حالت كنوني مدنظر قرار می گیرد.در این فصل ابتدا بطور مختصر به تعریف مفاهیم مربوط به رخداد روانگرایی میپردازیم، سپس به شرح روشهای مقاوم سازی خاک در مقابل رخداد روانگرایی و بررسی تفضیلی نقاط ضعف و قوت آنها پرداخته و با یکدیگر مقایسه می نماییم. 1-2)روانگرایی[1]در فرهنگ لغت مهندسی خاک و پی به معنای حالتی است که در آن، خاکهای ماسهای، بر اثر افزایش فشار آب حفرهای، تنشهای موثر و متعاقباً مقاومت برشی خود را از دست میدهند[1]. این کلمه اولین بار توسط آقایان Kubo، Mogami (1953) ابداع گردید[2].پدیده روانگرایی ناشی از روند کاهش تنشهای موثر بر اثر تمایل به تراکم در خاکهای اشباع غیر چسبنده در شرایط زهکشی نشده را میتوان به دو گروه اصلی روانگرایی جریانی[2] و تحرک سیکلی[3] طبقهبندی نمود.پدیده روانگرایی جریانی بندرت رخ میدهد، اما زمانی که رخ میدهد، خسارات بسیار زیادی را بهمراه خواهد داشت و آثار مخربتری دارد. در عوض، پدیده روانگرایی بصورت تحرک سیکلی در دامنه گستردهتری از شرایط نوع ساختگاه و خاک رخ میدهد و اثرات آن نیز از کم اهمیت تا خسارات زیاد طبقهبندی میشود. 1-3)روانگرایی جریانياین حالت روانگرایی که مهمترین اثرات را میان کلیه پدیدههای مربوط به روانگرایی بهمراه دارد، در اثر افزایش تنش برشی استاتیکی در برابر مقاومت برشی خاک و تنها در خاکهای سست، با مقاومت پسماند پایین رخ میدهد[3]. گسيختگی ناشی از روانگرایی جریانی، معمولاً با سرعت گسترش بالا و فواصل طولانی که مصالح روان شده اغلب حرکت مینمایند مشخص میگردد. بعنوان مثال در شکل(1-1)، مدفون شدن یک روستا پس از رخداد این نوع روانگرایی را مشاهده می نمایید.