محمدکاظم جعفری
-
در این مقاله دقت و کارایی روش های ژئوفیزیکی لرزه ای با منبع فعال و غیرفعال در تعیین ساختار زمین شناسی زیر سطحی یک ساختگاه منتخب در شهر عباس آباد واقع در شمال ایران مورد مطالعه قرار گرفته است. دراین راستا ابتدا با حفر چندین گمانه اکتشافی ساختار زمین شناسی زیرسطحی ساختگاه مورد مطالعه با استفاده از آزمایش های زمین شناسی مهندسی تعیین گردید. نتایج نشان داد که رسوبات سطحی ساختگاه عباس آباد از چهار لایه زمین شناسی مجزا با جنس غالب ماسه ای تشکیل یافته است. سپس با حفر دو گمانه مجزای دیگر آزمایش ژئوفیزیک لرزه ای با منبع فعال از نوع پایین چاهی به منظور تعیین دقیق پروفیل سرعت موج برشی در لایه های مختلف صورت پذیرفت. در بخش بعدی با استفاده از روش ثبت آرایه ای امواج خردلرزه یا میکروتریمور که یک روش ژئوفیزیک لرزه ای نوین و از نوع منبع غیرفعال می باشد، برای تعیین ساختار زمین شناسی زیرسطحی ساختگاه مورد مطالعه در قالب پروفیل سرعت موج برشی مورد استفاده قرار گرفت. برداشت آرایه ای خردلرزه ه ا با پانزده آرایش گوناگون گیرنده ها (با تعداد و فواصل مختلف گیرنده ها) و با دو روش F-K و SPAC مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هر دو روش ژئوفیزیک لرزه ای با منبع فعال و غیرفعال کارایی قابل قبولی در تعیین لایه بندی زمین شناسی زیرسطحی ساختگاه داشته اند. همچین نتایج نشان داد روش پایین چاهی با دقت بالا سرعت موج برشی در هر لایه را نسبت به برداشت آرایه ای میکروترمور تعیین می کند اما نیاز به تولید مصنوعی امواج لرزه ای و حفر گمانه دارد. روش برداشت آرایه ای خردلرزه ها بدون نیاز به حفاری و تولید امواج لرزه ای مصنوعی کارایی بالایی هم در تعیین لایه بندی زمین و هم تخمین سرعت موج برشی هر لایه داشته و به طور کلی نتایج این مقاله نشان داد که در تخمین سرعت موج برشی نسبت به روش پایین چاهی تا حداکثر 10 درصد خطا نشان می دهد.
کلید واژگان: زمین شناسی, ژئوفیزیک لرزه ای, آزمایش پایین چاهی, امواج خردلرزهThe determination ofgeological subsurface strata and shear wave velocity profiles is one of the most important engineering measures for seismic design and site effects studies. Recently, the use of seismic geophysical methods in engineering geological studies for this purpose has become widespread. In this paper, the accuracy and efficiency of seismic geophysical methods with active and passive seismic source in determining the subsurface geological structure of a selected site in the city of Abasabad in northern Iran have been studied. To this end, first, by conducting several exploratory boreholes, the subsurface geological structure of the study site up to a depth of 70 meters was carefully determined using engineering geological experiments. The results of this section showed that the shallow sediments of Abasabad site are mainly composed of sandy soils with four separate geological layers. In the next step, in two other separate boreholes, seismic geophysical experiments with active source of down-hole test were performed in order to accurately determine the shear wave velocity profile in different layers. In addition, in the next phase, using the array microtremor recording method, which is a new seismic geophysical method of passive-source type, to determine the subsurface geological structure of the study site in the form of shear wave velocity profiles. It should be noted that the array microtremor recording was performed using fifteen different arrangements of receptors (with different numbers and distances of receptors) and by two analyzing methods including F-K and SPAC. The results of these studies showed that both active and passive seismic geophysical methods had acceptable performance in determining the subsurface geological stratification of the site. It also could be inferred that the down-hole test with high accuracy determines the shear wave velocity in each layer compared to the array microtremor method but requires artificial production of seismic waves and borehole drilling. Array microtremor method without the need for drilling and production of artificial seismic waves has high efficiency in determining the subsurface layering and estimating the shear wave velocity of each layer and in general the results of this paper showed that in estimating the shear wave velocity compared to down-hole method shows up to 10% error.
Keywords: Geology, Seismic Geophysics, Downhole Test, Microtremor Waves -
در تحلیل های لرزه ای دو بعدی در سازه ها معمولا از شتاب نگاشت های ثبت شده استفاده می شود؛ در صورتی که، شتاب نگاشت های ثبت شده وابسته به امتداد دستگاه های شتاب نگار بوده و با چرخش دستگاه، رکوردهای متفاوتی ثبت می گردد. بنابراین این پرسش پیش می آید که استفاده از شتاب نگاشت های ثبت شده با چه درصد اطمینانی منجر به پاسخ های حداکثر مورد نظر می شوند. برای بررسی این موضوع با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو، مدل های عددی متعددی بر پایه سدهای خاکی موجود در مناطق زلزله زده کرمانشاه شبیه سازی شد. سپس هرکدام از رکوردهای انتخاب شده زلزله کرمانشاه در امتدادهای مختلف از صفر تا 180 درجه دوران داده شده و تحلیل های تاریخچه زمانی انجام شد و پاسخ های حداکثر جابه جایی، سرعت، شتاب و نسبت سرعت به شتاب تاج سد و امتدادهای بحرانی متناظر با هرکدام از این پاسخ ها محاسبه شد. با استفاده از نتایج شبیه سازی، احتمال این که شتاب نگاشت های ثبت شده منجر به پاسخ های بحرانی شوند، محاسبه شد. نتایج نشان می دهند که پاسخ ها و امتدادهای بحرانی، وابسته به مشخصات سد، رکورد ورودی زلزله و پاسخ در نظر گرفته شده می باشند. همچنین نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که استفاده از شتاب نگاشت های ثبت شده معمولا منجر به پاسخ های حداکثر نمی شوند و ضرورت محاسبه محتمل ترین امتداد بحرانی نگاشت های لرزه ای ضرورت دارد.
کلید واژگان: امتدادهای بحرانی, پاسخ لرزه ای, روش مونت کارلو, سدهای خاکیEarthquake ground motions are generally recorded by digital accelerometers in three orthogonal components (two horizontal and one vertical). The vertical component is typically ignored and two horizontal records are used for the response analysis of most structures. In two-dimensional time history analysis, a stronger horizontal component of the as-recorded ground motion is generally used to evaluate the structural responses. However, the horizontal strong ground motion depends on the orientation of the sensors as installed in the field. Simple trigonometric calculations demonstrate that by rotating the sensors, different waveforms are recorded for a specific ground motion. Considering that the orientation of the sensors is random compared to the orientation of the structures and causative fault, the question arises as to what percentage of confidence the use of as-recorded ground motions leads to the maximum desired responses. To investigate this issue, based on the information and specifications of embankment dams in the earthquake-stricken areas of Kermanshah and considering the appropriate statistical distributions, 1000 numerical models of embankment dams were simulated using the Monte Carlo simulation method. In the next step, each of the 4 selected records of Sarpol-e Zahab, Kerand, Goorsfeid, and Javanrood were rotated in different angles from 0 to 180 degrees with 10-degree steps and applied to each of the numerical models of the dam. Equivalent linear time history analysis was performed for each of the simulated numerical models of the dam resulting in a total of 72,000 (18 * 4 * 1000) analyses. The values of maximum acceleration, velocity, displacement, and velocity-to-acceleration ratios of the dam crest (and the directions associated with each of these responses) were calculated for different stations. Using the simulation results, the probability that as-recorded accelerations would lead to critical responses was calculated. The results can be summarized as follow: Critical directions depend on the characteristics of the dam, input motions, and the type of the response; The probability of occurrence of critical responses in the case of using recorded accelerations depends on the input motion and the type of response considered; for example, the probability that the Sarpol-e-Zahab record would lead to critical displacement is close to 10%, while the same record with a probability of approximately 30% leads to a critical velocity or acceleration. In Javanrood station, the results are different from the previous results, and in the case of using the recorded acceleration, the probability of occurrence of critical displacement is close to 40%; Histograms of critical directions show that in general, no specific statistical distribution can be considered for critical directions; The higher the PGA value of the record, the lower the scatter of critical directions of the record.
Keywords: Embankment dams, critical direction, Seismic response, Monte Carlo simulation -
بررسی گسیختگی های خطوط لوله مدفون پس از وقوع زمین لرزه های شدید نشان داده است که یکی از علل عمده در خرابی های این سازه های خطی ناشی از اثر گسلش سطحی بوده است. بنابراین، در صورت طراحی و اجرای مناسب خطوط لوله مدفون، جابه جایی ماندگار زمین ناشی از حرکت گسل سنگ بستر موجب گسیختگی این دست از لوله ها نخواهد شد. به منظور بررسی رفتار لوله های مدفون در برابر جابه جایی ناشی از گسلش، در این مقاله یک روش عددی با ترکیب تکنیک های تفاضل محدود و نیوتن چند مجهولی توسعه داده شده است. روش ارایه شده رفتار غیرخطی لوله و فنرهای جایگزین خاک، و کرنش های بزرگ را به صورت هم زمان در مدل تیر- فنر در نظر می گیرد. همچنین، به منظور مدل سازی دقیق تر برش، از مدل تیر تیموشنکو برای مدل سازی لوله استفاده شده است. اعتبارسنجی روش ارایه شده با نتایج یک آزمایش سانتریفیوژ و یک مدل سازی عددی اجزای محدود صورت گرفته است. روش ذکر شده با استفاده از یکسری پارامترهای ساده و تلاش محاسباتی پایین تر پاسخ های مناسبی را ارایه کرده است. همچنین، نتایج تاثیر عرض ناحیه گسلی روی رفتار یک لوله فولادی مدفون تحت گسلش نرمال 70 درجه در انتهای مقاله ارایه شده است. این نتایج به طورکلی نشان دهنده ی افزایش کرنش کششی، لنگر خمشی و انحنای لوله با کاهش عرض ناحیه گسلش بوده اند.
کلید واژگان: گسلش سطحی, خط لوله مدفون, مدلسازی عددی, روش تفاضل محدود, روش نیوتن چند متغیره, رفتار غیر خطیIn current modern cities, the use of buried pipelines in the conveying of vital fluids such as water, oil, and gas have become very important. Investigations on the behavior of the buried pipelines after the occurrence of the severe earthquakes have indicated that one of the primary sources of the failures of these kinds of linear structures were due to surface fault rupture. Therefore, if the buried pipelines are designed and implemented correctly, the permanent ground displacement due to the movement of the bedrock fault will not lead to such rupture of the pipes. On this basis, different researchers have concentrated their studies on investigating the interaction of pipe and soil during the permanent ground displacement. Due to the difficulty and cost of laboratory tests on this phenomenon, the number of available experimental data is very few. On the other hand, analytical studies have various limitations and complexities that have made it difficult for engineers to use these methods. In addition, numerical methods used to study the interaction of pipes and faults are mostly prepared for academic environments. These numerical approaches usually need the knowledge of soil or pipe advanced constitutive models and require the familiarity with mathematical parameters necessary for the convergence of the computational efforts.In order to investigate the behavior of buried pipes against faulting displacement, in this paper, a numerical method has been developed by combining finite difference and Newton multivariable techniques. The equilibrium equation of forces in x and y directions along with the equilibrium equation of bending moment for an infinite section of the pipe under the influence of the displaced soil pressure has been obtained first. Then the system of equations for all of the discretized nodes of a pipeline has been solved using the proposed hybrid method. The proposed method simultaneously considers the nonlinear behavior of pipes, soil equivalent springs, and large strains in the beam-spring model. In addition, to more precisely assess the shear factor in the beam behavior, the Timoshenko beam model has been applied to model the pipe.The validity of the proposed method has been performed using the results of a laboratory centrifuge test on HDPE pipe and 90° normal fault. In addition, this hybrid method is also validated with the results of a finite element numerical analysis on 70° normal fault and API5L-X65 oil transfer pipe. Comparison of the obtained results for different parameters such as longitudinal strains, settlement, and flexural bending of the pipes shows that the presented numerical method is very suitable in predicting the interaction behavior of pipes against dip-slip faults. At the same time, a lower computational effort has been required to arrive in the final answers. In addition, using the proposed numerical method, the effect of fault zone width with values equal to 0.001, 10, 30, 60, and 100 m on the behavior of a pipeline against a normal 70-degree fault has been investigated. The results of this study show that increasing the width of the fault zone significantly reduces the amount of tensile strain in the pipes. Also, increasing the width of the fault zone causes the pipe to rupture from two different points, while in the small fault width equal to 0.001 m, the pipe failure occurs only at one point. Maximum bending moment and pipe curvature also increased with decreasing fault width.
Keywords: Surface Faulting, Buried Pipeline, Numerical Modeling, Finite difference method, Multivariable Newton Method, Nonlinear behavior -
مهندسی ژیوتکنیک لرزه ای غالبا به عنوان یک شاخه علمی غیردقیق به حساب می آید، زیرا در طی مراحل طراحی سازه های ژیوتکنیکی با عدم قطعیت های اجتناب ناپذیر و ساده سازی هایی مواجه هستیم که ناچاریم آنها را بپذیریم. بنابراین پیش بینی های نسبتا دقیق با استفاده از تکنیک های محاسبات نرم (SC) پیشرفته می تواند دشواری های کار در روش های حل متعارف را هموار کند. شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) یکی از مشهورترین تکنیک های محاسبات نرم است که در زمینه های مختلف علمی و فناوری استفاده می شود. کاربرد این تکنیک در زمینه های کاربردی مهندسی زلزله در سازه ها نیز هم زمان با توسعه آن در سایر زمینه های علمی افزایش یافته است. این مقاله روی کاربرد شبکه عصبی مصنوعی بر روی شبیه سازی پاسخ لرزه ای خاک ریزها و سدهای خاکی متمرکز شده است. پاسخ دینامیکی خاک ریزها و سدهای خاکی با استفاده از روش اجزای محدود و با استفاده از مدل معادل خطی ارزیابی شده است. در پژوهش حاضر، این فرآیند نسبتا زمان بر با پیش بینی های سریع شبکه های عصبی مصنوعی که به طور صحیح آموزش دیده است جایگزین شده است. در اینجا ورودی های مدل شبکه عصبی مصنوعی پارامترهای لرزه ای تحریک های زلزله وارد بر خاک ریز یا سد خاکی بوده و خروجی آن در این پژوهش شتاب افقی حداکثر تاج سد است. بررسی های انجام شده در این پژوهش نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی کلی ارایه شده جهت پیش بینی پاسخ لرزه ای خاک ریزها و سدهای خاکی می تواند نسبت به مدل جزیی پیشنهاد شده در پژوهش های پیشین کاربردی تر باشد.
کلید واژگان: خاکریز, سد خاکی, تحلیل دینامیکی, روش معادل خطی, شبکه عصبی مصنوعیThe artificial neural network (ANN), one of the most powerful tools of artificial intelligence, was used to control the seismic responses of the cross section, and to predict earth dam seismic responses rather than utilizing dynamic time-based analyses. In terms of the artificial neural network, apart from the aforementioned ANN-based applications in various engineering problems, an increasing number of articles have been published over the last decade where the efficient implementation of ANNs in geotechnical earthquake engineering is presented. Most of these studies focus on liquefaction potential under seismic excitations, which is an extremely computationally intensive issue and therefore suitable for ANNs. In some of the studies in this field, the applicability of ANNs in soil dynamic analysis was examined. In addition to the generation of spectrum compatible accelerograms, prediction of earthquake parameters, wave propagation approximations, estimation of peak ground acceleration using microtremors, and the detection of earthquake electric field patterns. Not much has been done into predicting the seismic responses of embankments and earth dams using artificial neural networks tools. The first study on the domain was carried out by Tsompanakis et al. [1] in 2009 in which using the artificial neural network, a seismic response (maximum horizontal acceleration) of homogeneous and symmetric embankment in different locations was predicted. Although being a case study on a simple embankment, earthquake records (accelerograms) were used, which contained a variety of frequency concepts, simplicity or complexity, and various PGA levels, in addition to a general neural network that could be used in all PGA levels the seismic response was not accurately predicted. The objective of the present study was to investigate the ability of the artificial neural network to reach the dynamic response of the embankment and earth dams under seismic loads and different levels of intensity. In other words, it was planned to reduce the heavy cost of calculating the applicable issue in seismic geotechnical engineering. To fulfill the aim, a comprehensive study was carried out and various parameters were evaluated. According to the results, the artificial neural network could reach a good approximation of the seismic response of embankments and earth dams. Although comparing the results of artificial neural networks segmented from generic artificial neural network showed the accuracy of the estimated artificial neural network structured for each PGA level, especially in the linear region, the study was successful in eliminating the defects of previous research, making a perfect arrangement for a generic artificial neural network to be used for this type of neural network to achieve a favorable estimation of all PGA levels. Finally, it can be concluded that considering the complexities of the problem and the performance of the artificial neural networks in solving them, as well as the history of successful performance reports on this tool in other similar applications, the application of Artificial Neural Networks proved useful for estimating and predicting seismic responses of embankments and earth dams. Using artificial neural networks to meet this purpose would reduce the cost of calculating the seismic response assessment of embankments and earth dams. Therefore, applying this tool in the complicated field of seismic geotechnical engineering may be highly promising. Overall, future developments in this research field and promotions in artificial neural network training in other situations by changing the dimensions and properties of materials and load conditions would realize this idea and create a more general neural network for this application.
Keywords: Embankment, Earth dams, Dynamic Analysis, linear equivalent method, Artificial neural network -
در بیشتر مطالعات مربوط به اندرکنش گسلش- خاک- فونداسیون- سازه، تنها فونداسیون مدل شده و اثر سازه با روش هایی مانند سختی معادل یا اضافه نمودن سربار معادل آن در مدلسازی ها دیده شده و از مدلسازی مستقیم سازه در مدل های آزمایشگاهی و عددی خودداری شده است. لذا به نظر می رسد مدلسازی مستقیم سازه بتواند درک بهتری از تاثیر حضور سازه- فونداسیون بر نحوه انتشار گسلش سطحی1 و همچنین بر نحوه عملکرد اعضاء مختلف سازه در حین گسلش را امکان پذیر سازد. در این تحقیق مدلسازی عددی دوبعدی سازه- فونداسیون- آبرفت با اعمال گسلش سطحی معکوس به صورت شبه استاتیکی، در حالت قابهای دو دهانه دارای پی نواری با تعداد طبقات 3 و 7، با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم افزار آباکوس انجام شده و تاثیر عواملی نظیر موقعیت قرارگیری سازه، تعداد طبقات و ضخامت فونداسیون در این پدیده اندرکنشی به صورت پارامتریک مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته است. بر این اساس بحرانی ترین موقعیت قرارگیری، برای حالتی است که سازه برروی فرادیواره و در فاصله 15 تا 25 متری از محل رخنمون گسلش میدان آزاد2 قرار می گیرد. تاثیر افزایش تعداد طبقات (افزایش سربار) از نظر تغییرشکل های ایجادشده در سازه در مواجهه با پدیده گسلش در حالت های مختلف قرارگیری سازه متفاوت می باشد، اما از نظر تغییرات نیروهای داخلی اعضا سازه ای، افزایش تعداد طبقات باعث ایجاد مقادیر نیروی برشی و لنگر خمشی بزرگتری در طول تیر طبقات و فونداسیون سازه ها در اثر اعمال گسلش می شود. افزایش ضخامت فونداسیون نیز باعث کاهش مقادیر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در اعضای سازه ای نظیرتیرها در اثر اعمال گسلش می گردد، در نتیجه می تواند به عنوان یک راهکار مناسب در جهت عملکرد بهتر سازه در مواجهه با پدیده اندرکنشی سیستم کوپل، مورد توجه قرارگیرد.
کلید واژگان: گسلش معکوس, اندرکنش گسلش-خاک-سازه, اجزای محدودIn most studies of faulting-soil-foundation-structural interaction, the structural effects is considered by modeling the equivalent hardness or adding equivalent overload to the foundation. Consequently, direct modeling of the structure is avoided in laboratory and numerical models. Based on the above-mentioned remarks, direct modeling of the structure seems to allow a better understanding of the structure-foundation effect on the distribution of surface fault rupture. In the current study, a 2D finite element numerical modeling of structure-foundation-alluvium interaction has been made by applying reverse surface faulting. The structures are modeled as two span frames with 3 and 7 floors with strip foundation. The effects of different factors on the interaction phenomenon including: location of the structure (Table 1), number of floors and foundation thickness have been studied parametrically. The results of the parametric studies indicated that the most critical situation of the structures occurs when it is located on the hanging wall with a 15 to 25 meters far from the free field fault outcrop. Related to the structural location, the effect of increasing floor number on structural deformation is not unique. Nevertheless, this phenomenon increases the internal forces of structural members. In fact during surface fault ruptures, greater amounts of shear forces and bending moments was created along the beam floors and foundation structures by incasing the floor numbers. Furthermore, increasing the foundation thickness reduces the induced shear forces and moments of the structural members. Consequently, it is recommended to use the foundations with a high thickness for improving the structural performance against surface fault ruptures.
Keywords: Surface Fault Ruptures Reverse Fault, Finite Element, Rupture- Soil-Structure Interaction -
بارهای لرزه ای ناشی از جابجایی های درون زباله، سیستم لاینر تحتانی، سیستم پوشش، پی و فصول مشترک می توانند باعث آسیب مدفن های زباله شهری شوند. مصالح سنتتیکی صیقلی واقع در زیر سازه ها می توانند با مکانیزم لغزندگی و جذب انرژی وارده از زلزله ها، باعث حفاظت لرزه ای شوند. در مطالعه حاضر، بررسی های آزمایشگاهی به منظور ارزیابی نقش جدا سازی بستر درون خاکی بر روی پاسخ لرزه ای مدفن زباله شهری کهریزک انجام گرفتند. آزمایش های میزلرزه روی خاکریز زباله جامد شهری عایق شده با لاینر های شبه بیضوی در معرض تحریک های سینوسی هارمونیک در بستر، انجام شدند. همچنین مدل سازی عددی بر روی مدل فیزیکی صورت پذیرفت. نتایج حالت های جدا شده و جدا نشده برحسب جابجایی دایمی و پاسخ لرزه ای مورد مقایسه قرار گرفتند. در ادامه، رفتار مدل عددی مدفن تحت تاثیر پارامترهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مطالعه همخوانی خوبی بین نتایج مدل فیزیکی و مدل عددی بزرگ مقیاس حاصل شد. مطالعات صورت گرفته ثابت کردند که به کارگیری سیستم لاینر کامپوزیتی با کاهش بیشتر ضریب اصطکاک کاهش قابل ملاحظه ای در مقدار شتاب ها و جابجایی ها حاصل نموده و در شرایط لرزه ای از سازه محافظت به عمل می آورد. کارآیی این تکنیک با افزایش تراز شتاب ورودی افزایش می یابد. نتایج نشان دادند که افزایش مدول برشی، مقدار بزرگنمایی طیفی و جابجایی نسبی را کاهش می دهد. همچنین ملاحظه شد که با افزایش سن زباله، جداسازی بستر مقدار جابجایی و عرض ترک را افزایش می دهد. علاوه بر این، اجرای لاینر بصورت تخت، حرکت گوه گسیختگی به سمت کناره ها را تسهیل نموده و اجرای لاینر مقعر مانع از حرکت گوه گردیده و نهایتا کاهش نشست می گردد.
کلید واژگان: مدفن زباله جامد شهری, لاینر ژئوسنتتیکی, جداسازی لرزه ای, میز لرزه, FLAC 2DSeismic loads may damage municipal solid waste landfills (MSWLF) through the relative movements within the waste, bottom lining system, cover system, foundation, and interfaces. The smooth synthetic materials might be placed beneath the structures to provide seismic protection by absorbing the imparted energy of earthquakes through the sliding mechanism. In the present study, experimental investigations were conducted in order to evaluate role of in-soil base isolation on seismic response of the Kahrizak MSW landfill. Shaking table tests were conducted on the MSW embankment isolated by semi-elliptic shaped liners and subjected to harmonic sinusoidal base excitations. Furthermore, the shaking table model was simulated by numerical analysis. The results of the isolated and non-isolated cases are compared in terms of permanent displacement and seismic response. Subsequently, the behavior of the numerical model was evaluated for different parameters. A reasonable agreement was found between the results of the physical model and the numerical model in prototype scale. The efficiency of in-soil isolation increases with increasing the amplitude of input motion. The results show that increasing the shear modulus reduces the amount of spectral amplification and relative displacement. It was also observed that as the age of the MSW increases, base isolation increases the displacement and crack width. Moreover, employing flat liner facilitates the movement of the ridge to the sides; and the concave liner prevents the wedge to move and, hence the quantity of settlement is reduced.
Keywords: Municipal solid waste, geosynthetic liner, seismic isolator, shaking table, FLAC 2D -
در این مقاله عملکرد لایه های کاهنده فشار پلیمری در بهبود پاسخ دینامیکی دیوارهای حائل بررسی گردیده است. برای این منظور با انجام یک سری آزمایش میز لرزه g1، رفتار دیوار حائل تسلیم نشده در دو حالت با و بدون لایه کاهنده فشار مدل سازی شده است. جهت ساخت لایه کاهنده فشار از فوم پلی یورتان (PU) استفاده شده که ضمن دارا بودن خصوصیات مکانیکی مناسب، برخی از محدودیت های مصالحی که در تحقیقات گذشته به کار برده شده را مرتفع می سازد. نتایج نشان می دهد که اجرای لایه کاهنده فشار از جنس فوم PU، نیروی افقی کل و دینامیکی وارد بر دیوار را به ترتیب به طور متوسط 30 و 45 درصد کاهش داده است. به ازای سختی بی بعد یکسان، این نوع فوم در مقایسه با مصالح مشابه نظیر فوم پلی استایرن انبساطی (EPS) عملکرد بهتری را حاصل نموده است. همچنین ملاحظه گردیده که این روش در تحریک های متوسط و شدید (دامنه شتاب ورودی بزرگ تر از g24/0) بازدهی بیشتری دارد.
کلید واژگان: آزمایش میز لرزه g1, دیوار حائل, فشار خاک, لایه کاهنده فشار لرزه ای, فوم پلی یورتانIsolating the earth structures such as retaining walls, bridge abutments and buried pipes using the compressible materials is a novel solution to reduce the lateral earth pressure. In this technique, a layer of the compressible material with relatively small stiffness and limited thickness is implemented between the retaining wall and the backfill. This material acts as a seismic buffer due to its high compressibility, which absorbs the excess dynamic earth pressure significantly and attenuates the transmitted force to the retaining structure. Choosing the appropriate materials for construction of seismic buffers is based on their physical and mechanical properties as well as cost-effective considerations. Most of the previous studies were focused on some specific materials such as expanded polystyrene (EPS) foam blocks and tire chips. This paper investigated the performance of polymeric seismic buffers made from Polyurethane (PU) foam on seismic response of non-yielding retaining walls. PU foam has appropriate properties and eliminates some of limitations on materials used in previous studies. The purpose of current study was to evaluate the applicability of PU foam as a new option for construction of seismic buffers with regard to its benefits. Hence, the behavior of non-yielding retaining walls was investigated in two conditions of with and without presence of the seismic buffers by conducting of a series of 1g shaking table tests. Seismic buffers included PU foam blocks, which were prepared by injecting foam into the cubic molds and spraying a certain amount of water on the specimens. A total of 13 tests were carried out on two models (retaining wall with and without seismic buffer) with changing the input base acceleration from 0.07g to 0.46g. The input motion was a horizontal sinusoidal excitation with a constant frequency of 3.6 Hz, which was applied for 10 seconds to the longitude direction of the model. The model responses including wall force and backfill soil displacement were measured during the excitation in each test. The results showed that the implementing seismic buffers made from PU foam reduce the total and dynamic horizontal wall forces on average of 30% and 45%, respectively. The force attenuation and backfill soil displacement have an inverse relationship to each other. For an equal Normalized compressible inclusion stiffness, this type of foam has a better performance in comparison with similar materials such as expanded polystyrene foam (EPS). Moreover, it is identifying that the force attenuation is not uniform along the height and the maximum attenuation occurs at the top of the retaining wall. The force distribution is triangular for static conditions. As the peak base acceleration is increased and the contribution of dynamic loads on upper elevations is increased, the force distribution becomes nonlinear. Therefore, at earthquakes with moderate to high intensity, the point of application of total horizontal force is transferred to the upper elevations of the retaining wall. Moreover, it is revealed that the efficiency of this technique increases for moderate to high-intensity earthquakes (acceleration amplitude more than 0.24g).
Keywords: 1g Shaking Table Test, Retaining Wall, Erath Pressure, Seismic Buffer, Polyurethane Foam -
بارهای لرزه یی ناشی از جابه جایی های داخلی مدفن های زباله ی شهری، اعم از سیستم آستر تحتانی، سیستم پوشش، پی و فصول مشترک می توانند باعث آسیب سازه های مذکور شوند. مصالح مصنوعی صیقلی واقع در زیر سازه ها می توانند با مکانیسم لغزندگی و جذب انرژی وارده از زلزله ها باعث حفاظت لرزه یی شوند. در مطالعه ی حاضر، بررسی های آزمایشگاهی به منظور ارزیابی نقش جداسازی بستر درون خاکی بر روی پاسخ لرزه یی مدفن زباله ی شهری کهریزک تهران انجام شده اند. آزمایش های میزلرزه روی خاکریز زباله ی جامد شهری عایق شده با آسترهای شبه بیضوی در معرض تحریک های سینوسی هارمونیک در بستر انجام شده اند. نتایج حالت های جداشده و جدانشده بر حسب جابه جایی دائمی و پاسخ لرزه یی مقایسه و مشاهده شد که در تمامی ترازها و حرکت های ورودی، خصوصا حرکات ورودی با شدت بالا، شتاب های طیفی داخل خاکریز به واسطه ی جداسازی بستر کاهش یافته اند. نتایج مطالعه ی حاضر، کاربرد مناسب آسترهای ژئوسنتتیکی در مقاوم سازی لرزه یی مدفن ها را نشان داده است.
کلید واژگان: پاسخ لرزه یی, مدفن زباله ی جامد شهری, جداسازی بستر, آسترهای مصنوعی زمینی, جابه جایی دائمیSeismic loads may damage municipal solid waste landfills (MSWLF) through the relative movements within the waste, bottom-lining system, cover system, foundation, and interfaces. These movements can disrupt the performance of drainage and gas
collection systems, thereby resulting in environmental pollutions. The smooth synthetic materials might be placed beneath the structures to provide seismic protection by absorbing the imparted energy of earthquakes through the sliding mechanism. It has been found that a high-strength geomembrane placed over the other smooth and lubricated geomembrane sheets (e.g., geomembrane/geomembrane) constitutes a liner that is well suited for this application. In the present study, experimental investigations were conducted in order to evaluate the role of in-soil base isolation on seismic response of the Kahrizak MSW landfill with more than 7000 tons waste disposal daily in Tehran, Iran.Results of geophysical and geotechnical investigations in the landfill site are presented in detail. Shaking table tests were conducted on the MSW embankment isolated by semielliptic shaped liners and subjected to harmonic sinusoidal base excitations. Two types of base isolation system were employed in the experiments. The results of the isolated and non-isolated cases are compared in terms of permanent displacement and seismic response. It has been observed that, at all elevations, the spectral accelerations within the waste decreased by base isolation, especially for the more intense excitations. Although the fundamental period of the embankments significantly increased by increasing the amplitude of input motion, the base isolation mechanism did not affect the system period. In fact, isolation liners can significantly reduce
the seismic shear forces and accelerations transmitted to the landfill crest. The sliding displacement that is required to provide efficient soil isolation is in the range of permissible displacements for MSW landfills. Results of the present study demonstrate a suitable application of geosynthetic liners for seismic retrofitting of landfills.Keywords: Seismic Response, Municipal Solid Waste Landfill, Base Isolation, Geosynthetic Liner, Permanent Displacement -
در مسائل الاستودینامیک که پدیده انتشار امواج بخش عمده ای از آن را تشکیل می دهد، مدل سازی و محاسبات مربوط به محیط نامحدود، مستلزم استفاده از مرز مصنوعی برای لحاظ نمودن میرایی تشعشعی است. در پژوهش حاضر، برای تحلیل پاسخ دینامیکی یا لرزه ای ساختگاه با استفاده از روش اجزای محدود در حوزه زمان، برنامه ای به کمک نرم افزار MATLAB تهیه شد. در مدل سازی پدیده انتشار موج، لایه کاملا تطبیق یافته1 (PML) که توانایی جذب و میرا نمودن امواج تحت هر زاویه برخورد و فرکانس را به لحاظ تئوریک دارد در روش اجزای محدود پیاده سازی و برای در نظر گرفتن میرایی تشعشعی استفاده شده است. آنچه در مقاله حاضر ارائه می شود، اعتبارسنجی و بررسی عملکرد لایه تطبیق یافته می باشد که این امر از طریق حل سه مسئله مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مسئله اول، ارتعاش شالوده صلب بدون جرم واقع بر سه حالت نیم فضای بینهایت، لایه بر روی بستر صلب و لایه بر روی نیم فضای بینهایت با استفاده از PML تحلیل و نتایج با مدل گسترده2 مقایسه شده است. در مسئله دوم، کارایی PML در مدل سازی انتشار امواج سطحی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مسئله سوم نیز، به بررسی بزرگنمایی امواج در دره نیم دایره ای به کمک PML پرداخته شده است. نتایج حاصل، نشان دهنده ی قابلیت مناسب PML در شبیه سازی میرایی تشعشعی برای محیط نامحدود می باشد که در واقع بیان کننده ی جذب امواج برگشتی غیرواقعی و سازگار بودن PML با محیط اصلی است.
کلید واژگان: میرایی تشعشعی, لایه کاملا تطبیق یافته, انتشار موج, اجزای محدودRadiation Damping Simulation in Finite Eelements Method Analysis Using Perfectly Matched Layer (PML)In this research, perfectly matched layer has been implemented in the finite element method to simulate the radiation damping for soil-structure interaction analysis application. The perfectly matched layer (PML) has the ability to absorb and attenuate scattered waves under any angle of incidence and frequency, such that with the minimum dimensions of the modeling and the minimum amount of calculations, high-precision responses can be achieved. In order to time domain dynamic analysis by finite element method, a program is written utilizing MATLAB mathematical language, which is capable of analysis of different geometries, layering and dynamic/seismic loading in models with linear elastic behavior. The present program uses four-noded quadrilateral elements and uses the implicit Newmark method to solve the dynamic equation. The feature of theprogram is the implementation of PML, which can address the simulation of radiation damping in the finite element method correctly. This is done by rewriting the PML formulation, implementation in the finite element method, and step-by-step verifying the analysis of dynamic problems. First of all, to verify the dynamic analysis performance of the program, three simple examples have been solved, and the results show that theyare consistent with existing theories and the literature. Next, using PML, the problem of a rigid massless foundation vibration has been studied. Computing the impedance/compliance functions and comparing them with analytical or semi-analytical approaches existing in the technical texts, the efficiency and the precision of PML for surface loading conditions has been evaluated. In the frequency domain, the results are in good agreement with the previous studies. Besides, comparing the response from the reduced model (using PML) with the expected response from the extended mesh indicates that there is a complete match in the time domain. It is worth noting that this match is achieved while the model dimensions and the volume of data storage have been drastically reduced, but the accuracy of the answers has not varied. This reduction of dimension is such that if PML is located at a distance of up to a quarter of the foundation width, similar responses to larger models can be achieved.
Keywords: Perfectly Matched Layer, Radiation Damping, wave propagation, Finite elements method, Soil-Structure Interaction -
وجود آب میان دانه ای باعث ایجاد چسبندگی ظاهری در خاک های دانه ای و تغییر رفتار برشی آنها می شود. همین چسبندگی ظاهری اندک، اثرات بزرگی بر پدیده های ژئوتکنیکی همچون گسلش سطحی دارد. در این تحقیق، اثر آب میان دانه ای بر تغییر رفتار برشی خاک های دانه ای مورد مطالعه قرار گرفت. از آزمایش های برش مستقیم و مدل سازی فیزیکی گسلش برای بررسی استفاده شد. رفتار برشی خاک های خشک، مرطوب (با رطوبت 5%، 10% و 15%) و اشباع در نه تنش قائم بین 015/0 تا 25/1kgf/cm2 با استفاده از دستگاه برش مستقیم بررسی شدند. وجود رطوبت در سربارهای کم موجب انحنای پوش گسیختگی و در نتیجه تغییر خصوصیات ژئومکانیکی خاک می شود. در عین ناچیز بودن چسبندگی در این حالت، افزایش زاویه اصطکاک داخلی مشاهده شده است. وجود رطوبت در تنش های کم، با کاهش کرنش گسیختگی خاک، رفتاری ترد در آن ایجاد می کند. تغییر رفتار خاک در تنش های بالا نیز مورد بحث قرار گرفته است. نتایج مدل سازی فیزیکی نشان می دهد که رفتار گسلش در خاک های دارای چسبندگی ظاهری، متفاوت از خاک های دانه ای غیر چسبنده است. عرض باند برشی ایجادشده و میزان جابه جایی مورد نیاز گسل در سنگ بستر برای رسیدن گسلش به سطح زمین در خاک های مرطوب کمتر از خاک های خشک بوده و با درصد رطوبت ارتباط دارد. همخوانی کاملی بین مشاهدات حاصل از آزمایش ها مشاهده می شود.کلید واژگان: آب میان دانه ای, ماسه مرطوب, چسبندگی ظاهری, آزمایش برش مستقیم, مدل سازی فیزیکی گسلش سطحی, کرنش گسیختگیIntergranular water in granular soils, such as sands, can produce apparent cohesion in the soil that results in changing the behavior of soil while shearing. Apparent cohesion in wet granular soil arises from surface tension and capillary effects of the small water bridges between adjacent soil grains. This intergranular water exerts an attractive force between the grains and an apparent cohesion is produced. Induced cohesion in wet soil depends on the amount of intergranular water within the pores of soil.
In this investigation, the effect of water content on the sand strength parameters (such as cohesion and internal friction angle) and deformational parameter (such as failure strain) were studied. For this purpose, some series of direct shear tests were conducted in which soil water content and its vertical stress were widely changed. Samples with 0% (dry condition), 5%, 10%, 15% and 24% (saturated soil condition) were examined in nine vertical stress (that categorized into two fields: low and high vertical stress condition). The low normal stress condition contained 0.015, 0.03 and 0.045 kgf/cm2. Vertical stresses of 0.1, 0.25, 0.4, 0.6, 0.85 and 1.25 kgf/cm2 were determined as the high stress condition. The importance of low stress condition is to obtain the exact behavior of soil at low stress condition that corresponds to vertical stresses in small scale physical models.
In this research, the investigation is based on two points of view: 1) from deformational point of view, the most important result is the relationship between soils water content and its failure strain. Adding water to sandy soil decreases its failure strain and it has its lowest value at about 5% water. It means that wet soil behaves more brittle than dry one. In this point of view, also a good similarity can be observed between the results of direct shear tests and physical models results (D0/h parameter); 2) From strength point of view, in low vertical stress tests, with an increase in water content to about 5%, internal friction angle increased and beyond this limit decreased. As in this situation, almost a constant cohesion obtained from the data, it can be concluded that by an increase in water content to about 5%, soils shear strength also increases and then decreases (in low stress condition that it corresponds to physical modeling stress level). Besides, discussions were made on the behavior of sand at high stress level and in residual condition.
Above-mentioned results have been employed to interpret the result of some fault rupture physical modeling tests on wet sand. The pure sand was used with various water content (0% (dry), 5%, 10% and 15%). One of the important results that can be achieved in physical modeling tests is the normalized required fault displacement (D0/h) at the bedrock, in which the fault rupture trace reaches the ground surface. Obtained results show that as the water content increased up to a certain value (around 5%), the D0/h parameter decreases at first and beyond this limit it increases a little. Generally, it seems that soil behaves more brittle when it is wet. Besides, it is in its most brittle behavior when the water content of soil is around 5%. The observed trend of D0/h parameter is almost similar to what observed on failure strain of the wet sand that was achieved by direct shear tests.Keywords: Keywords: Intergranular Water, Wet Sand, Apparent Cohesion, Direct Shear Test, Fault Rupture Physical Model, Failure Strain -
تحلیل لرزه ای و بهبود عملکرد سازه های ژئوتکنیکی ساحلی به علت نقش مهمی که در اقتصاد کشورها ایفا می کنند از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از سویی دیگر، عدم قطعیت1 پارامترهای سازه ای، لرزه ای و ژئوتکنیکی اثر بسزایی در تحلیل های لرزه ای سیستم های دریایی به ویژه دیوارهای ساحلی2 دارد. در اکثر تحلیل ها از اثر عدم قطعیت پارامترهای ژئوتکنیکی علی رغم اهمیت آنها صرف نظر می شود و در بین مهندسین، استفاده از راهکاری که بتواند اثر چنین عدم قطعیتی را در نظر بگیرد متداول نیست. در این مقاله سعی بر آن است تا با در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در عدد نفوذ استاندارد طی تحلیل های لرزه ای دیوارهای ساحلی وزنی، میزان تاثیر عدم قطعیت این کمیت مهم در تغییر مکان لرزه-ای مورد بررسی قرار گیرد. به این منظور، با مدلسازی عددی یک دیوار ساحلی وزنی در نرم افزار تفاضل محدود FLAC2D و احتساب عدم قطعیت عدد نفوذ استاندارد اصلاح شده در مصالح اطراف دیوار، اثر این عدم قطعیت ها با بررسی مقادیر تغییر مکان افقی و نشست لرزه ای دیوار بررسی شده است. لازم به ذکر است که از مطالعه ی موردی دیوار ساحلی صندوقه ای واقع در لنگرگاه روکو3 ژاپن که مشتمل بر اطلاعات لرزه ای، ژئوتکنیکی و همچنین مشاهدات محلی است به منظور صحت-سنجی مدلسازی عددی استفاده شده است. نشان داده می شود که در نظر گرفتن توزیع تصادفی عدد نفوذ استاندارد به جای مقادیر قطعی این پارامتر در مصالح اطراف دیوار تاثیر بسزایی بر میزان تغییر مکان، نشست، چرخش و در مجموع پاسخ لرزه ای4 این دیوار ساحلی دارد. این مطالعه روشی را پیشنهاد می کند که می تواند عدم قطعیت خصوصیات ژئوتکنیکی مصالح را در تحلیل های دینامیکی در نظر بگیرد و مبنایی برای طراحی احتمالاتی دیوار ساحلی بر اساس تغییر مکان های ماندگار باشد.کلید واژگان: پاسخ لرزه ای, عدم قطعیت ژئوتکنیکی, دیوار ساحلی, FLAC2DPorts are very important nodes of national and international transportation networks and play a crucial role in economic activity of the nations. It is widely acknowledged that the port facilities should be designed carefully to tolerate against the strong earthquakes. On the other hand, uncertainty of structural and geotechnical parameters has a significant impact on seismic performance of the marine systems. In most engineering practices, however, this impact is ignored and the designers prefer to estimate and employ some representative parameters. Therefore, realistic estimation of seismic performance of port structures requires a probabilistic approach based on appropriate involvement of soil and ground motion variability.
In this study, the caisson-type quay wall of Rokko Island is considered for the numerical analyses. The foundation and the backfill soils of this well-documented quay wall were liquefied during the Kobe 1995 earthquake, as resulted in approximately 4 m seaward displacement. It settled about 1 m to 2 m and tilted about 4 degrees outward. For nonlinear dynamic analyses in FLAC 2D, the UBCSAND constitutive model was employed in order to account for liquefaction of backfill and foundation soil. Soil is variable in the nature and its geotechnical parameters are rarely constant in spatial directions. Since the parameters of the employed constitutive model (UBCSAND) were totally correlated to the corrected standard penetration resistance (N1,60), there would be an excellent chance to generate numerous series of random field data through the interpolation of the available boring log data around the quay wall. The covariance of these random data was considered 45% and the mean values were extracted from the interpolation results of the available boreholes. Subsequently, nonlinear dynamic analyses were carried out by the generated random field data. Numerical modeling based on the deterministic parameters resulted in horizontal and vertical displacements of 4.7 m and 1.9 m, respectively. By applying uncertainty of the standard penetration test parameter in nonlinear dynamic analyses, the resulted quay wall displacements vary in the ranges of 4.7-5.7 m and 1.2-1.8 m, respectively, in the horizontal and vertical directions. These impressive changes indicate that the involvement of spatial variability of soil parameter has significant effects on the assessment of permanent displacement in the quay wall systems. This paper presents a reliable and simple method for consideration of spatial variability of standard penetration test results in dynamic analysis of gravity quay walls. The resulting numerical displacements can be employed for probabilistic seismic design of the quay wall.Keywords: Keywords: Seismic Performance, Uncertainty, Quay Wall, FLAC2D -
مطالعه پاسخ لرزه ای ساختگاه نیازمند تخمین درست پارامترهای مدول برشی و نسبت میرایی لایه های زیرسطحی می یاشد. باتوجه به طبیعت غیراشباع بخشهای وسیعی از سطح زمین، طبیعتا آزمایشهای لازم برای تعیین صحیح پارامترهای مذکور برای این نواحی بایستی در شرایط غیراشباع انجام گیرد. در سالهای اخیر با توسعه ابزارهای آزمایشگاهی پیشرفته مطالعات در حوزه غیر اشباع توسعه یافته است. در این تحقیق سعی شده است تا برای روشن شدن تغییرات پارامترهای تناوبی آبرفتهای خاکی غیراشباع در سطوح کرنش متوسط تا بزرگ، با استفاده از تجهیزات سه محوری تناوبی با قابلیت کنترل مکش، پارامترهای مدول برشی و نسبت میرایی در سطوح کرنش متوسط تا بزرگ تعیین شده و اثر تغییرات مکش بافتی و تنش میانگین خالص بر پارامترهای مذکور در یک نوع رس با حد خمیری 24 در شرایط غیر اشباع با آهنگ بارگذاری بالا مورد مطالعه قرار گیرد. در این راستا آزمایشهایی بر روی نمونه های عادی تحکیم یافته از رس مذکور در مسیرهای بارگذاری متفاوت شامل 2 سطح مکش یک سطح تنش میانگین خالص سه دامنه تنش انحرافی تناوبی انجام شده است. همچنین جهت بررسی تاثیر پارامتر شاخص خمیری، مقایسه ای بین نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج تحقیق دیگر انجام گرفته در شرایط یکسان (نمونه سازی و مسیر تنش)، بر روی مصالحی ریزدانه با شاخص خمیری12 انجام گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهد که افزایش مکش موجب افزایش مدول برشی و کاهش نسبت میرایی می شود. همچنین با افزایش شاخص خمیری نیز کاهش قابل توجهی در سختی نمونه های مورد آزمایش مشاهده شده است.کلید واژگان: رس با حد خمیری بالا, مدول برشی, نسبت میرایی, غیر اشباع, عادی تحکیم یافتهStudy of the seismic response of a site, requires the accurate estimation of the Shear modulus (G) and damping ratio (D) of under ground layers in that area. According to the unsaturated condition of an extensive part of the earth surface, it is necessary to perform unsaturated tests to determine dynamic or cyclic parameters of these regions. On the other hand, because of inherent complications of unsaturated testing equipment, this field of experience has had less attention. But in recent years by development of advanced experimental equipment some studies have been developed based on the dynamic parameters of unsaturated soils.
A large amount of the researches related to cyclic and dynamic parameters of unsaturated soils are the studies about determination of these parameters in very small strain levels (initial shear modulus and initial damping ratio) and the effects of some factors such as suction, mean net stress, suction history, anisotropy and pre-consolidation on them, using bender element technique and resonant column torsional shear apparatus. But there is less attention in experimental studies in the strain ranges of medium to large and determination of the parameters G (shear modulus) and D (damping ratio), and also the normalized shear modulus reduction and damping ratio curves for unsaturated soils.
In this research, it is tried to determine the shear modulus and damping ratio parameters in medium to large strain levels using suction controlled cyclic triaxial apparatus and study the effect of changes in matric suction and mean net stress on these parameters in a kind of unsaturated clay with plasticity index of 24 under high loading rates. In this regard, some tests are performed on different paths including two suction levels (zero and 300 KPa), in mean net stress level of 200 KPa and three deviatoric cyclic stress ranges (18, 42 and 81 KPa) up to 60 loading cycles. Also a comparison is done between the results obtained from the current research and the results of another research which was performed in the same paths on a fine grained soil with plasticity index of 12 using the same equipment.
The results of this research show that increase in suction level results in raising shear modulus and decreasing in damping ratio values. In addition in the same strain level, by increasing the number of loading cycles, the shear modulus values are increased and the damping ratio values are decreased.
Considering the results of current research (unsaturated cyclic tests on unsaturated normally consolidated fat clay with plasticity index of 24) with the results of another experimental research in the field of unsaturated cyclic tests on unsaturated normally consolidated lean clay with plasticity index of 12, in the same sample preparation process and the same stress paths, is indicated that the changes of the shear modulus values of the high plasticity samples are in the lower level related to the values of the samples with plasticity index of 12. In the other word, the increase in plasticity index decreases the stiffness of the samples considerably. But the change in damping ratio values is shown relatively the same trend in both groups of the samples.Keywords: High plasticity clay, Shear modulus, Damping ratio, Unsaturated, Normally consolidated -
در برخی از زلزله های قوی، گسلش سطحی در آبرفت نرم انتشار یافته و به سازه برخورد کرده است. اگرچه تحقیقات مهندسان زلزله در چهار دهه اخیر، عمدتا بر روی مطالعه پاسخ دینامیکی خاک و سیستم های سازه ای به ارتعاشات حاصل از انتشار امواج زمین لرزه متمرکز شده است، لیکن تجربه زلزه های پیشین نشان می دهد که جابجایی های استاتیکی بزرگ زمین نیز می تواند برای سازه ها مشکلات جدی ایجاد نماید. از جمله زمین لرزه هایی که در ارتباط با پدیده گسلش سطحی بسیار حائز اهمیت بوده اند و می توان آن ها را نقطه عطفی در نگرش به پدیده گسلش سطحی دانست، زمین لرزه های سال 1999 میلادی ترکیه، تایوان و زلزله Landers سال 1992 در کالیفرنیا می باشد. در اندک مطالعات انجام شده در زمینه ی اندرکنش گسلش نرمال و گروه شمع، مشخص شد که شمع ها به دلیل تبعیت از تغییرشکل های ناشی از گسلش و انتقال آن به سازه، اعمال تغییرمکان نسبی افقی و قائم بر سازه، ایجاد ممان خمشی بسیار زیاد در محل اتصال شمع به سر شمع در گروه شمع های با اتصال صلب، رفتار مناسبی در مقابل گسلش ندارند. در مطالعات پیشین نشان داده شده که انحراف مسیر گسلش بسیار حائز اهمیت است و در این زمینه تمهیداتی صورت گرفته است. هدف این مقاله، بررسی مکانیزم گسلش معکوس و اندرکنش آن با گروه شمع، به کمک نرم افزار سه بعدی المان محدود می باشد. به این منظور یک گروه شمع در مسیر گسلش معکوس قرار گرفت و با انجام تحلیلهای عددی مشخص شد که شمع ها در برخورد با گسلش، به مقدار ناچیزی مسیر گسلش را منحرف می سازند.
کلید واژگان: گسلش سطحی, پی شمعی, روش المان محدود, گسل معکوسIn many large magnitude earthquakes, the causative fault propagates all the way up through the soil and interacts with surface structures. Over the last four decades, earthquake engineering research and practice have emphasized the dynamic response of soil and structural systems to ground oscillations. Even so, recent strong earthquakes (i.e. the 1999 Chi-Chi Taiwan earthquake and the Landers 1992 California earthquake) have caused major collapse to structures from surface fault ruptures. Previous research has not concentrated on studying the response of soil-structure systems to large displacements induced by surface fault ruptures. Although piles are usually used for protecting structures by reducing total and dierential settlements, they are not an acceptable treatment in supporting structures from surface fault rupture. Previous research has shown that piles usually follow fault rupture deformation and transfer it to the structure. Therefore, this behavior is a reason for the unsuitable performance of a piles group against fault rupture. In order to study the interaction of the soil and the piles group during reverse fault rupture carefully, in the rst step, the propagation of fault rupture in free eld is modeled. For this purpose, a 2D numerical model is veried by reduced-scale experiment results. In the numerical models, a nonlinear nite element method, using an elastoplastic constitutive model with Mohr-Coulomb failure criterion and isotropic strain softening characteristics, is used. For the main analysis, the eects of the presence of a piles group on top of the outcropping fault are simulated. The analysis results indicate that the presence of the piles group slightly modi es the fault rupture path.
Keywords: Surface Fault Rupture, Piled Foundation, Reverse Fault, Nite Element Method -
امروزه با توجه به توسعه ی محیط های شهری و افزایش روزافزون جمعیت و مشکلات ترافیکی شهرهای بزرگ، همواره ساخت فضاهای زیرزمینی به عنوان یک راهکار مدنظر می باشد. ساخت این گونه سازه ها در محیط شهری و با وجود ساختمان های مسکونی بلند مرتبه، مستلزم تحلیل های دقیق اندرکنشی خاک و سازه خواهد بود. تحقیقات قبلی محققان بیانگر تفاوت نتایج ناشی از تحلیل های روش های حل بسته و روش های عددی اندرکنشی می باشد. در این تحقیق تونل نیایش-صدر در شمال تهران به دهانه ی حفاری حدود 14 متر که به روش حفاری مرحله ای درحال حفاری و ساخت می باشد مورد بررسی قرار گرفته است. تونل مورد بررسی در مناطقی از شهر، از مجاورت سازه های سطحی بلند عبور می کند که روش حفاری انتخابی باعث ایجاد تغییرمکان در این سازه های سطحی خواهد شد. در بررسی حاضر به روش عددی و با استفاده از نرم افزار اجزای محدود PLAXIS 2D، به بررسی اثر اندرکنش تونل و سازه ی سطحی پرداخته شده است و عوامل موثر بر این اندرکنش نظیر وزن سازه ی سطحی، سختی فونداسیون مورد بررسی دقیق تر قرار گرفته است. در روش عددی استفاده شده، از مدل رفتاری موهر-کولمب برای خاک و مدل ارتجاعی خطی برای مصالح بتن تونل و سازه استفاده گردیده است. نتایج نشان دهنده ی افزایش نشست ها تا حدود 15% با در نظر گرفتن این عوامل می باشد. با توجه به تنوع سازه ها از نظر نوع، موقعیت قرارگیری و نیز فاصله ی عمودی آن ها با تونل، امکان اختصاص یک مدل خاص برای کل سازه های موجود در مسیر وجود ندارد. هم چنین معیارهای ارزیابی رفتار سازه های سطحی در برابر نشست های ناشی از تونل سازی نیز تنوع زیادی داشته است که نتایح یکسانی نیز از این روش ها به دست نمی آید. در این تحقیق ضمن ارائه ی یک راهکار مناسب برای کنترل رفتار سازه برپایه ی نتایج تحلیل، طی یک مطالعه ی موردی به بررسی موقعیت قرارگیری سازه ها در برابر تونل نیز پرداخته شده است.
کلید واژگان: تونل, روش حفاری مرحله ای, اندرکنش, سازه ی سطحی, روش عددی اجزای محدود, نشستThe construction of underground tunnel plays a more and more important role in the development of big cities. One of the most important problems caused by the construction of the tunnel is that underground excavation will cause large settlement of the ground and buildings. Previous studied showed the difference between numerical and experimental results. In this study the case study of Niyayesh-Sadr tunnel is selected and the conditions of this project were applied. This tunnel is located at north of Tehran with a span of 14 meters which constructing with the multi drift method. During construction، this tunnel should pass near some buildings near Mahyar Street then the settlement of surface should be considered. Numerical methods in this study was performed with the finite element code with PLAXIS 2D and the effect of tunnel-adjacent interaction is investigated. In addition the effect of foundation stiffness and weight of the structure is considered in these analyses and the results are compared to the emphasis on tunnel surface structure interaction. Results show that the settlements of foundation are increased 15% due to interaction analysis respect to green field one. Varieties of structures along the tunnel in surface، different overburden depth of the tunnel and also location of building respect to the axis of the tunnel need several numerical models in one project. In this study، one simple approach is suggested to control structures against settlement and prevent using several models.
Keywords: Tunnel, Multi Drift Method, Interaction, Surface Structure, Finite Element, Settlement -
در این نوشتار، تشریح و مقایسه ی عملکرد دو روش انتگرال گیری روش های ضمنی، یعنی روش C P P M)نزدیک ترین نقطه ی تصویرشده(و روش C P M)صفحات کاهشی(، مورد واکاوی قرار گرفته است. به منظور عددی سازی، مدل خمیری منظری دافالیاس)1997−2004(به کار گرفته شده است. بر اساس نتایج این پژوهش، روش C P P M از پایداری قدرتمندی برای انتگرال گیری روابط مورد نظر در شرایط تغییرشکل های بزرگ و به طور خاص، پدیده ی روان گرایی، بهره می برد. در مقابل روش C P M از دقت بالاتر، زمان محاسباتی کمتر و از سادگی غیر قابل انکاری سود می برد. نهایتا، این پژوهش قصد دارد با ارائه ی هم زمان مزایا و معایب هر یک از روش های مذکور و در محدوده ی مشخص، پژوهشگران را در انتخاب الگوریتم مناسب برای انتگرال گیری از روابط مدل های رفتاری با توجه به شرایط خاص پژوهش مورد نظر یاری کند.
کلید واژگان: نزدیک ترین نقطه ی تصویرشده, صفحات کاهشی, انتگرال گیری صریح, انتگرال گیری ضمنی, مدل رفتاریThis study has introduced, described and compared the performance of two popular integration methods for implementing complicated equations of soil models. Generally speaking, all methods can be classified into two categories of Explicit and Implicit approaches. Two famous methods of the implicit approach, the Closest Point Projection Method (CPPM) and the Cutting Plane Method, (CPM), which are defined under the framework of the Return Mapping algorithm, are considered in this study. Both the Cutting Plane Method and the Closest Point Projection Method are employed in order to implement an advanced critical two-surface model, published by M.T. Manzari and Y.F. Dafalias, in 1997, for sand. Since the CPPM and CPM methods are implicit, it has a great advantage, as both sizes of steps remain stable. A common weakness of both methods can handle the complexity of numerical integration methods for other types of integration method (explicit) named. As a result, the current research confirms that, as complicated as the Closest Point Projection Method is, it remains strongly stable in order to integrate equations under conditions of large strain and displacement, such as the liquefaction phenomenon. On the other hand, compared with the Closest Point Projection Method, the Cutting Plane Method is not only more precise and accurate, but also much faster. Additionally, the Cutting Plane Method benefits from an undeniable simplicity against the Closest Point Projection Method. Somewhat importantly, this study aims, by presentation of both the strong and weak points of each method simultaneously, to aid researchers in selecting a reasonable method, with regard to special conditions and the limitations of each problem.
Keywords: Closest Point Projection, Cutting Plane, Explicit Integration, Implicit Integration, Plasticity Model. -
در این مقاله به ارایه الگوهای مختلف بزرگ نمایی سطح دره دوبعدی نیم سینوسی و مجاور آن در برابر هجوم امواج برشی قائم خارج از صفحه (SH) پرداخته شده است. فرمول بندی اجزای مرزی نیم صفحه در حوزه زمان پیشنهاد شده مولفان برای استخراج نتایج به کار گرفته شده است. دوری از استلزام به شبکه بندی دامنه وسیعی از سطح صاف زمین و تمرکز اجزا تنها بر روی سطح دره، تمایز بارز تحقیق حاضر در قیاس با مطالعات پیشین اجزای مرزی است. در این میان اثر پارامترهای کلیدی چون نسبت شکل دره و طول موج مهاجم در تغییر الگوی پاسخ حساسیت سنجی شده است. بررسی نتایج حاکی از تاثیر چشم گیر عوامل مذکور در بروز رفتارهای متفاوت سطح دره است. همچنین پتانسیل بزرگ نمایی دره نیم سینوسی تحت امواج مهاجم خارج از صفحه (SH) در مقایسه با امواج درون صفحه (SV) مبین مقادیر بزرگتری است. دستاوردهای حاصل به صورت جداول و روابطی خلاصه سازی شده که می تواند پیرامون بحث ریزپهنه بندی لرزه ای و در راستای تصحیح و تکمیل مطالعات موجود مورد استفاده قرار بگیرد.
In this paper, different amplification patterns of 2-D semi-sine shaped valleys and their surroundings subjected to vertically propagating incident out-of-plane SH waves are presented. The half-plane time domain BEM approach proposed by the authors was used to obtain the results. Compared to the previous studies on boundary elements, avoiding a wide range of ground surface meshing and focusing the elements only on the valley surface were the obvious distinctions of the present study. In this regard, effects of key parameters such as shape ratio of the valley and wavelength of incident waves were considered. Evaluation of the results indicated significant influence of the mentioned parameters on the valley surface behavior. Also, the amplification potential of semi-sine shaped valley under vertically out-of-plane SH wave had a higher amplitude than in-plane SV wave. The obtained results can be used for seismic micro-zonation discussion in order to correct and complete the existing studies.Keywords: Half, plane BEM, Time, domain, Semi, sine shaped valley, Amplification pattern, SH wave -
مقایسه قابلیت روش های فرکانس- عدد موج و خود همبستگی مکانی در تعیین پروفیل سرعت موج برشی لایه های خاکداده های حاصل از تبت میکروترمور در ساعات مختلف شبانه روز برای چند آرایه در سایت پارک شقایق تهران به همراه اطلاعات پروفیل سرعت موج برشی حاصل از حفاری های ژئوتکنیکی و آزمایش های لرزه ای درون چاهی در نزدیکی این سایت در دسترس بوده است. در این پژوهش، با بکارگیری روش های فرکانس-عدد موج (f-k) و خودهمبستگی مکانی(spac) پروفیل سرعت موج برشی لایه های نزدیک سطح زمین تا عمق 200 متر، برای هر ساعت و هر آرایه محاسبه و سپس با پروفیل حاصل از آزمایش های لرزه ای درون چاهی مقایسه گردیده است. این مقایسه ها نشان میدهد که روش خود همبستگی مکانی در مقایسه با روش فرکانس عدد موج در ساعت های مختلف شبانه روز و شکل های مختلف آرایه با تعداد و فواصل ایستگاه های یکسان، انطباق بهتری با پروفیل حاصل از آزمایش های لرزه ای درون چاهی دارد. همچنین روش spac با تعداد کمتر ایستگاه ها و ابعاد کوچکتر آرایه میتواند نتایجی معادل روش f-k بدست دهد.
کلید واژگان: سرعت موج برشی, میکروترمور, روش فرکانس, عدد موج (f, k), روش خود همبستگی مکانی spacA series of microtremor array measurement was performed in a site of Tehran (shaghayeg park) with the aim of estimating the shear wave velocity (Vs) profile for near surface layers. The SPAC and f-k array processing technique were used and the results were compared with other information specially a 200 meters depth borehole and the down-hole and PS logging data have been done in this paper. The data of different time, day and night were processed and the results were compared with the actual Vs profile by definition the various criteria. We found that, the SPAC method is probably more convenient compared to the f-k method. SPAC method gives results as good as the f-k method while using smaller number of recording stations and shorter array dimensions.Keywords: Shear wave velocity, microtremor, f, k method, SPAC method -
در تحلیل لرزه ای سازه های در تماس با آب، عوامل مختلفی بر پاسخ نهایی سازه تاثیرگذار هستند. یکی از این عوامل لحاظ نمودن تاثیر مستقیم مخزن است که به ویژه در هنگام وقوع زلزله های شدید و در سازه های بلند می تواند حائز اهمیت باشد. با توجه به این امر مطالعات گوناگونی در زمینه تحلیل اندرکنش سازه- سیال در علوم مهندسی مختلف ارائه گردیده است که در این گفتار تحقیقات انجام گرفته در زمینه مهندسی عمران با تکیه بیشتر بر انواع سدها مورد توجه خواهد بود. در تحقیق حاضر ابتدا روش های مختلف تحلیل مسائل اندرکنش سازه- سیال بررسی و سپس نمونه هایی از اعمال این روش ها با استفاده از مطالعات موردی انجام گرفته در زمینه بررسی اثر وجود مخزن بر سازه هایی نظیر دیوار حائل، سدهای بتنی، سدهای سنگریزه ای با پوشش بتنی و سدهای خاکی ارائه خواهد شد. به دلیل گسترش روش های عددی در سالهای اخیر، در تحقیق حاضر مطالعات صورت پذیرفته با روش های عددی با تاکید بیشتری مورد بررسی قرار می گیرد و بر مبنای ادبیات فنی موجود توصیه های کلی در مورد محدوده تاثیر اندرکنش سد- مخزن ارائه می گردد. همچنین مثالهایی از تحلیل های انجام گرفته بر روی سدهای بتنی وزنی و سدهای CFRD که توسط مولفین با نرم افزار ADINA انجام گرفته است، ارائه و نتایج آن با نتایج موجود در ادبیات فنی مقایسه خواهد گردید.
کلید واژگان: اندرکنش سازه, سیال, اندرکنش سد, مخزن, تحلیل دینامیکی, نرم افزار ADINAThere are many parameters that influence the dynamic response of structures in contact with fluid medium. One of these parameters is the direct effect of reservoir، especially for high structures during severe earthquakes، so there are an extensive amount of publications about the analysis of fluid-structure interaction systems in different engineering branches. In this research، studies in the field of civil engineering with an emphasis on dams will be considered. The different methods of analysis of the fluid-structure interaction problems are reviewed and then some case studies for structures such as retaining walls، concrete، CFR and embankment dams، are discussed. Due to the development of numerical methods in recent years، the studies done using such methods are considered with more emphasis. However، analytical methods such as Westergard and Chopra cases are presented and discussed in this paper. Studies in the field of concrete dams are presented in two divisions as modeling approaches and boundary condition effects. Then the studies about the seismic interaction of reservoir-CFR dams are presented in the related section. Also analysis of seismic coupled reservoir-structure systems for a concrete dam and a CFR dam، which have been conducted by the authors with ADINA software، are presented and compared with the results of the previous studies. This comparison shows the accuracy of the results of ADINA software in the field of dynamic coupling of water-structure systems for concrete and CFR dams. Finally، the previous studies for the dynamic interaction of embankment dam-reservoir system are presented and the related results are discussed. It is concluded from reviewing the previous study that the amount of hydrodynamic force in the fluid domain is a function of the frequency content of incident seismic wave and the ratio of the natural frequency of dam to reservoir one. Therefore، there is not a certain height restriction for unconsidering the effect of interaction of reservoir-dam. Also، if the frequency content of energy of seismic wave is less than the natural frequency of reservoir، the effect of considering the coupled water-structure system would be less. Consequently، the final results of such system would be less affected by the reservoir. As another result، if the ratio of the natural frequency of reservoir to dam is almost «2»، the interaction of reservoir-structure has no considerable effect on the final seismic response of coupled system. In the special case of CFR and embankment dams، there are fewer researches in comparison with concrete dams. The main reason can be related to the low slope of upstream face of the dam which reduces the hydrodynamic force of the reservoir. But there are not sufficient available researches that improve the accuracy of such arguments in many different conditions of incident wave (magnitude of PGA، the frequency content of seismic wave، spatial ground motion condition)، and variation of some parameters such as per- meability coefficient of shell materials، height of dam، and slope of upstream face. Therefore، it seems that in the future، more studies should be done in the field of embankment dam-reservoir coupled system.Keywords: Fluid, structure interaction, Dynamic analysis dam, Reservoir interaction, ADINA software -
روش های مختلف تحلیلی، نیمه تحلیلی و عددی برای بررسی لرزه ای عوارض توپوگرافی و تعیین پاسخ سطح زمین در ادبیات فنی موجود است. در این مقاله به ارائه اهم تحقیقات انجام گرفته در نیم قرن اخیر (1960-2011) پیرامون موضوع مذکور پرداخته شده است. مطالعات اشاره شده در متن بر اساس نوع روش به کار رفته، سال ارائه و مدل استفاده شده در حوزه های تبدیل یافته و زمان طبقه-بندی شده است. با توجه به اینکه در میان روش های عددی، اکثر تحقیقات انجام گرفته متعلق به روش اجزای مرزی است؛ لذا ابتدا ضمن معرفی و ارائه فرمول بندی و معادلات انتگرالی حاکم در این روش، مطالعات مربوطه بر حسب نوع حل اساسی استفاده شده اعم از حل اساسی محیط کامل و حل اساسی نیم صفحه نیز دسته بندی شده است. لازم به ذکر است، در کلیه تحقیقات اشاره شده، موج خارج از صفحه SH به عنوان مطالعه موردی محققان در نظر گرفته شده است.
کلید واژگان: عوارض توپوگرافی, امواج SH, روش های تحلیلی, نیمه تحلیلی, روش های عددی, اجزای مرزیThere are different methods for seismic analysis of topographic features which include analytical، semi-analytical and numerical methods. In the analytical methods extracted from matched asymptotic expansion of wave and Bessel/Hankel functions، responses are presented in terms of summation limit as closed-form solutions. Based on the semi-analytical methods، the problem is decomposed into two primary and secondary parts، which can be solved analytically and numerically. According to what is observed in the nature، the responses of analytical or semi-analytical methods have high accuracy، various types of arbitrarily shaped topographic features cannot be applied for modeling in reality. It results in the development of numerical methods which have good flexibility. These methods can be divided into three types including volumetric، boundary and mixed methods، This paper presented the most important studies that have been conducted in the past half-century (1960-2011) on the mentioned topics. The above mentioned studies are classified based on the used methods، prepared model type and publication year. Despite the development of volumetric methods، such as finite element method (FEM) or finite difference method (FDM) and their simple formulations، the whole body including the inside and boundaries must be discretized in order to model the topography features. This process requires too much time and data. As a result، special attention has been given to the Boundary Element Method (BEM) among the various existing numerical methods during the recent two decades. In this method، only the boundaries of the media need to be discretized in order to analyze an elastic continuous media. Two BEM formulations have been proposed to be used in modeling، including full-plane and half-plane. First، the formulas are classified and the governing boundary integral equations are presented. Then، the related studies based on the full-plane and half-plane fundamental solutions are reviewed. It is worth mentioning that out-of-the-plane wave (SH wave) has been considered as the case study in all studies investigated in this paper.Keywords: Topographic features, SH wave, Analytic¬al methods, Semi analytical, Numerical methods, Boundary element -
در این مقاله، الگوریتم تحلیل مستقیم حل پراکندگی امواج لرزه ای در محیط های همگن سه بعدی با روش اجزای مرزی در حوزه زمان عرضه شده است. هسته های الاستودینامیک سه بعدی - حل تحلیلی انتگرال های کانولوشن - تنش سطحی به ازای تغییر مکان ثابت و خطی طی یک گام زمانی عرضه و در حل عددی به روش اجزای مرزی حوزه زمان، به جای انتگرال گیری زمانی از این هسته ها استفاده شده است. هسته های عرضه شده به منظور نشان دادن دقت آنها به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و سپس پراکندگی امواج لرزه ای با یک عارضه توپوگرافی واقع در یک نیم فضای همگن محاسبه شده است. هسته های الاستودینامیک سه بعدی داده شده، دارای خاصیت انتقال زمانی و علیت است که استفاده از این دو مشخصه، امکان بهبود الگوریتم برنامه اجزای مرزی و افزایش سرعت تحلیل های رایانه ای را فراهم کرده است. همچنین نتایج حاصل از پراکندگی امواج لرزه ای با عارضه توپوگرافی و مقایسه آن با نتایج حاصل از روش های فضای تبدیل یافته، کارایی الگوریتم اجزای مرزی و دقت هسته های الاستودینامیک سه بعدی را نشان داده است.
کلید واژگان: توپوگرافی, محیط های همگن, هسته های الاستودینامیک, حوزه زمان, روش اجزای مرزیIt is well established that the seismic ground response of surface topographies may differ from those of free field motion during earthquakes. Complex nature of seismic wave scattering by topographical structures can only be solved accurately and economically using advanced numerical methods under realistic conditions. Among the numerical methods, the boundary element is a powerful numerical technique for analyses of linear and homogeneous materials for both bounded and unbounded domains. In this paper, the algorithm of seismic wave scattering by homogeneous media using time-domain three-dimensional boundary element method has been presented. Three-dimensional traction elastodynamic kernels for both cases of constant and linear variation of displacement have been presented. The convoluted kernel for constant time variation contains apparent singularities in the wave fronts, while in the linear time-convoluted elastodynamic traction kernel, apparent singularities in the wave's front disappear and a well-behaved kernel is resulted. Behavior of the constant and linear time-convoluted elastodynamic traction kernel have been investigated numerically. Kernel values were calculated at the central point of the three boundary elements considering different time steps. The boundary elements are in different condition of symmetry with respect to the source point. The kernel values in the case of constant time-convoluted elastodynamic traction kernel tend to the elatstostatic fundamental solution as expected, Whereas the kernel values in the case of linear time-convoluted elastodynamic traction kernel is equal to the elastostatic fundamental solution if the time step would be greater than time required to shear waves passed the receiver point on the element. Presented constant and linear time-convoluted elastodynamic traction kernels are casaul and have time-translation property which could be used for optimization of numerical algoritms. The presented elastodynamic kernels have been used instead of temporal integration for wave scattering analyses of homogeneous medium using BE algorithm. Seismic wave scattering by a semi-spherical canyon subjected to incident compressional and shear waves has been analyzed. The semi-spherical canyon has a radius of 200m, shear wave velocity of 800m/s, Poisson’s ratio of 0.25, and mass density of 2.00gr/cm3. The incident wave of the Ricker type has the predominant frequency of 3.0Hz. Calculated results in time-domain are presented as well as comparison of results with other transformed-domain methods in term of dimensionless frequency, which shows the efficiency of the presented boundary element algorithm for solution of seismic wave scattering by homogeneous media in time domain as well as the accuracy of elastodynamic kernels.Keywords: Time domain, homogeneous media, Elastodynamic kernels, Boundary Element Method, Topography -
بخش وسیعی از خسارات و لطمات وارده بر اثر زمین لرزه، ناشی از مسائل مربوط به خاک و وقوع ناپایداری در آن مانند پدیده روانگرایی خاکهای دانه ای سست و اشباع می باشد. در تحقیقات انجام شده بر روی زلزله هایی که در چهار دهه گذشته اتفاق افتاده، مشاهده شده که پدیده روانگرایی نه تنها در خاکهای ماسه ای تمیز، بلکه در خاکهای مخلوط ماسه- لای، ماسه- رس، ماسه- شن و رسها به وقوع پیوسته است. هدف اصلی در این تحقیق، بررسی آزمایشگاهی اثر میزان درصد ریزدانه غیرپلاستیک (تا 60 درصد لای) در تراکم های نسبی مختلف بر روی نسبت مقاومت تناوبی (CRR) نمونه های ماسه فیروزکوه که به روش نمونه سازی تراکم کاهش یافته ساخته شده اند، می باشد. نتایج مطالعات نشان می دهد که روش تراکم نمونه سازی کاهش یافته، نه تنها برای خاکهای دانه ای بلکه برای خاکهای حاوی ریزدانه نیز قابل استفاده می باشد. همچنین، با افزایش میزان لای تا 15 درصد، مقاومت روانگرایی خاک افزایش یافته و با افزودن میزان درصد لای تا 60 درصد میزان مقاومت کاهش یافته است.
-
بررسی رفتار لرزه ای سدهای خاکی یکی از مهم ترین موضوع های قابل طرح در دانش ژئوتکنیک است. در بررسی رفتار سد ها در برابر پدیده زلزله، بهترین روش، تدقیق مدل های عددی و تحلیلی با پاسخ های واقعی ثبت شده در بدنه سد است. در دسترس بودن شتاب نگاشت های ثبت شده زلزله بر روی سد خاکی-سنگریزه ای مسجد سلیمان، زمینه مناسبی را برای نیل به این هدف فراهم کرده است و بر این اساس، سد مذکور برای بررسی موردی انتخاب شده است. در این تحقیق با استفاده از شتاب نگاشت ثبت شده در گالری به عنوان محرک ورودی، تحلیل های عددی بدنه و پی سد مسجد سلیمان در محدوده دو بعدی صورت پذیرفته و مسئله اندرکنش پی سد خاکی بررسی شده است. لازم به ذکر است شتاب نگاشت های ثبت شده زلزله، ضعیف بوده و در نتیجه گیری نهایی و تحلیل لرزه ای پاسخ سد نیز به این امر توجه شده است. بر این اساس در این تحقیق با در دسترس بودن شتاب نگاشت های ثبت شده در نقاط مختلف سد مذکور، جرم های مختلفی برای پی سد در نظر گرفته شده و تحلیل های عددی انجام شده است. پاسخ های به دست آمده از تحلیل های عددی با پاسخ های ثبت شده مقایسه شده است و درباره میزان در نظرگیری جرم پی با استفاده از معیارهای مختلف بحث شده است. بررسی ها نشان داده است که یکی از بهترین معیارها در این مقایسه، استفاده از توزیع زمان- فرکانس در تحلیل شتاب نگاشت های ثبت و محاسبه شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که صرف نظر کردن از جرم پی الزاما به بهترین پاسخ دینامیکی برای سد خاکی منجر نمی گردد. با توجه به معیارهای مختلف در نظر گرفته شده در این تحقیق و با توجه به ضعیف بودن محرک ورودی ثبت شده و فرض رفتار خطی سد، به نظر می رسد پی با جرم زیر 50 درصد (در حدود 20-30 درصد) نزدیک ترین پاسخ به رفتار ثبت شده سد را به همراه داشته باشد.
کلید واژگان: برای سد خاکی منجر نمی گردد, با توجهStudying the seismic behavior of earth dams is one of the most important problems in the geotechnical science. Using weak recorded responses on dam body is the most appropriate method in studying seismic behavior of dams. Available accelerograms on Masjed Soleiman dam body is a powerful tool to reach to this aim. Using recorded accelerograms in the gallery station as the input motion and also using different masses for foundation, 2D numerical analysis are performed and the dam-foundation interaction problem is studied. Recorded and calculated responses of dam body are compared with each other based on different approaches. It should be mentioned that the used earthquake records in this research are weak and linear behavior for dam body is assumed. The obtained results show that time-frequency distribution (TFD) is an appropriate method to process the recorded and calculated signals and also using below 50 per cent (20-30 per cent) for the mass of foundation is can lead to the nearest results to recorded responses. -
الگوی بزرگنمایی امواج مهاجم قائم به وسیله تپه های دوبعدی ذوزنقه ایاگرچه رفتار لرزه ای تپه های دوبعدی ذوزنقه ای، تابع هندسه و مشخصات مکانیکی آنها و همچنین ویژگی های امواج مهاجم است، اما هنوز تحقیق جامعی که وزن هر یک از پارامترهای فوق را تعیین کند، انتشار نیافته است. در مقاله حاضر، حساسیت پاسخ لرزه ای تپه های ذوزنقه ای در برابر نسبت شکل، زاویه یال، ضریب پواسون و طول موج مهاجم بررسی شده است. امواج مهاجم، قائم و از نوع درون صفحه ای SV و P هستند. شکلهای ارائه شده در فضای زمان به خوبی الگوی تفرق امواج مهاجم به وسیله عارضه را نشان داده است. شکلهای ارائه شده در فضای تبدیل یافته نیز به روشنی حساسیت بزرگنمایی نقاط گوناگون تپه به پارامترهای فوق را تبیین کرده است. در انتها، رابطه و جداولی ارائه شده است که می توانند با براورد پرید مشخصه و بزرگنمایی متوسط تپه، در تدقیق مطالعات ریزپهنه بندی ژئوتکنیک لرزه ای مورد استفاده قرار گیرند.
کلید واژگان: تپه ذوزنقه ای, آثار توپوگرافی, بزرگنمایی, پرید مشخصه, ریزپهنه بندی
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.