-
پژوهش پیش رو با هدف بررسی های ریخت زمین ساختی در پهنه گسلی صوفیان - شبستر در پهنه البرز باختری - آذربایجان (شمال باختری ایران) به انجام رسیده است. این پهنه گسلی، در دامنه جنوبی بلندی های میشو، واحدهای زمین شناختی نئوژن و کواترنری را بریده است. بر پایه مطالعه داده های حاصل از تلفیق داده رقومی توپوگرافی با مقیاس 1/25000، عکس های هوایی در مقیاس 1/20000، تصاویر ماهواره ای لندست با دقت مکانی30 متر و اندازه گیری های میدانی، بیشینه جابه جایی افقی و شاقولی تجمعی در طول پهنه گسلی صوفیان- شبستر به ترتیب 200±2500 متر (در رودخانه مشنق) و4±66 متر (در مخروط افکنه خاور روستای بنیس) برآورد شد. کمینه جابه جایی افقی و شاقولی تجمعی (در بخش باختری پهنه گسلی) به ترتیب 0/5± 9 متر (در آبراهه جابه جا شده در شمال شرفخانه) و4± 6 متر (در آبراهه شمال کوزه کنان) دیده شد. میزان جابه جایی افقی و شاقولی به ترتیب 20± 135 مترو 4±19 متر (در رودخانه شمال باختری کوزه کنان)، امکان محاسبه زاویه ریک صفحه گسل را با استفاده از محاسبات هندسی در بخش باختری این پهنه گسلی فراهم می آورد. بر پایه این محاسبه، زاویه افت لغزش روی صفحه بخش گسلی شبستر برابر با 4±11 درجه به سوی باختر است. بر پایه زاویه ریک محاسبه شده برای صفحه گسل و شواهد ریخت زمین ساختی پهنه گسل، پهنه گسلی صوفیان- شبستر دارای راستای N81E با زاویه ریک 4 تا 11 درجه به سوی باختر و سازوکار امتدادلغز راست گرد به همراه مولفه ای فشاری با شیب به سوی شمال معرفی شده است. از این رو، پهنه گسلی صوفیان- شبستر (شامل پاره گسل های صوفیان، شبستر، F1، شرفخانه (F2) و (F3) از دیدگاه نوزمین ساخت، پهنه ای جنبا به شمار می آید.
کلید واژگان: ریخت زمین ساخت, پهنه گسلی جنبا, پهنه گسلی صوفیان, شبستر, آذربایجان, البرز باختری, ایرانThis research has been achieved with the purpose of morphotectonic studies of the Sufian-Shabestar fault zone in the West Alborz-Azerbaijan (NW Iran). The fault zone cuts the Neogene and Quaternary units in south of the Misho Mountains. The maximum of horizontal and vertical displacements along the Sufian-Shabestar fault zone are H=2500±200 m in Meshnaq river and V=66±4 m in fan east of Benis village, respectively. The minimum of horizontal and vertical displacements along this fault are H=9±0/5 m in offset stream of N Sharafkhaneh city and V=6±4 m in river NW of Kozehkanan city, respectively, all estimated based on combining data of Digital Elevation Model in scale of 1/25000, aerial photographs in scale of 1/20000, LANDSAT ETM satellite imagery and field studies. The estimated rate of horizontal and vertical displacements are H=135±20 m V=19±4 m in NW of Sharafkhaneh city, respectively and all allow us to estimate the rake of fault by geometry calculations. Based on estimate, the rake of the Shabestar fault segment is 11±4W. The Sufian-Shabestar fault zone is a right lateral-reverse strike slip fault with strike N81E and rake range of between 04, 11 with westwards dip, all estimated based on the rake of fault plane and morphotectonic data. Therefore, the Sufian-Shabestar fault zone (including faults segments of Sufian, Shabestar, F1, Sharafkhaneh (F2) and F3) is neotectonically an active zone.Keywords: Morphotectonics, Active Fault Zone, Sufian, Shabestar Fault Zone, Azerbaijan, Western Alborz, Iran -
وقوع گسیختگی های ناشی از گسلش سطحی زلزله های اخیر، ضرورت بررسی اندرکنش گسل- سازه - فونداسیون را در طراحی سازه های مهندسی و شریان های حیاتی واقع در حریم گسل، بیش ازپیش می طلبد. در این مقاله، اندرکنش گسلش سطحی حاصل از عملکرد یک گسل معکوس و مجموعه پی شامل؛ فونداسیون سطحی و ریز شمع ها و همچنین اثر آن بر جابه جایی های افقی و قایم فونداسیون، با استفاده از مدل سازی عددی مورد بررسی قرارگرفته است. مهم ترین فاکتور مورد استفاده در این مطالعه، نسبت فاصله محل برخورد گسلش به زیر پی به عرض پی (S/B) می باشد. نتایج نشان می دهد جابه جایی افقی فونداسیون به حضور و موقعیت قرارگیری ریزشمع ها حساسیت اندکی نشان می دهد درحالی که جابه جایی قایم و چرخش فونداسیون با وجود ریز شمع ها به موقعیت قرارگیری مجموعه پی نسبت به گسلش حساس بوده و وجود ریز شمع ها همواره باعث کاهش مقادیر جابه جایی قایم فونداسیون می گردد. نتایج همچنین نشان می دهد بهترین حالت برای کنترل چرخش فونداسیون، حالت S/B
کلید واژگان: اندرکنش, گسلش, شبیه سازی عددی, گسل معکوس, ریز شمعFailures caused by surface rupture in recent earthquakes emphasize the need to investigate fault-structurefoundation interaction while designing engineering structures and life lines in fault zones. Many civil projects, especially buildings on problematic soils (e.g. loose soils with low carrying capacity, high settleability and liquefaction, made grounds, and others), use micropiles in the sub-base to improve the soil and increase its carrying capacity. If such structures are positioned in fault zones, however, the interaction between the faulting and the micropiles located at the faulting zone is often neglected. Therefore, this paper used numerical modeling in Abacus to investigate the reverse fault-micropile interaction, and modeled and analyzed the three-dimensional soil, foundation and micropile system using the finite element method in Abacus. In this regard, a footing with an 11m length and width and a 91 kPa load (equivalent to a 9-floor building) was modeled atop a 15m-thick sandy soil layer. S set of 36 concrete micropiles with 20cm diameter, 10m length and 2m distance to each other were also used for investigating the base-fault-micropile interaction. The numerical analysis was validated using laboratory results. The ratio of the distance between the faulting and sub-base contact to base width (S/B) was the most important criterion used in this study, and the parametric study investigated the effect of the micropile foundation’s location relative to faulting after selecting the S/B parameter. Results show that the foundation and micropile response depends on their position relative to the fault, and responses to deviation or rupture propagation around the structure differ by structure position. The overall results show that the presence of micropiles does not significantly affect horizontal displacement control, resulting in a 10- 15% reduction in horizontal displacement compared to the no-micropile state for S/B>1.0. Micropiles are consistently effective for controlling vertical foundation displacement and reduce vertical displacement by about 60% compared to the non-micropile state. This is caused by the faulting’s contact with the micropile-foundation block, which makes it act as a retaining wall and leads to rupture diffraction, distribution, and diversion. However, results differ by foundation rotation in different conditions. Due to the residual stress between micropile rows in 0.9<S/B<1.5, the faulting-micropile interaction increases the foundation rotation in the micropile state by approximately 40% compared to the non-micropile state, that points to the inefficiency of micropiles in controlling foundation rotation when put in such a condition. Therefore, if the objective, importance, limitations and other criteria affecting engineering structure placement call for a mixed “foundation and micropile” structure adjacent to the fault, the position of the foundation with the micropile set relative to the faulting is a determinant factor of soil-faulting-micropile and foundation interaction results. Accordingly, investigating horizontal and vertical displacement as well as foundation rotation with S/B ratio changes can determine the optimal structure position relative to the fault and fault path and prevent damages.
Keywords: Interaction, Fault rupture, Numerical Modeling, Reverse Fault, Micropile -
اقدامات پیش تحکیمی در تونل زنی در شرایط کم عمق و مشکل دار یکی از راهکارهای موفق در عملیات حفاری و تحکیم تونل هاست. استفاده از نیل فایبرگلاس در جبهه کار تونل به عنوان یکی از روش های موثر و اقتصادی پیش تحکیمی برای افزایش پایداری و کنترل نشست در زمین های نرم است. در این مطالعه، مدل سازی سه بعدی اثرات نیل فایبرگلاس در جبهه کار در کاهش پدیده شکم دادگی، نشست قایم و ضریب ایمنی با دو روش مدل سازی مستقیم نیل در مدل سه بعدی اجزای محدود و مصالح با مقطع معادل، بررسی شده است. مطالعه حاضر، اثرات دانسیته نیل، نسبت عمق به قطر تونل (C/D) و گام پیشروی را بررسی می کند. از روش کاهش مقاومت برای محاسبه ضریب ایمنی تونل استفاده شده است. نتایج تحلیل عددی با روش های تعادل حدی برای تعیین ضریب ایمنی مقایسه گردیده است. مقایسه روش تعادل حدی با روش اجزای محدود نشان می دهد که استفاده از نیل فایبرگلاس، ضریب ایمنی تونل را بین 50 تا 75 درصد (به ازای 20 نیل فایبرگلاس) و 125 تا 200 درصد (به ازای 50 نیل فایبرگلاس) با توجه به نسبت عمق به قطرهای مختلف افزایش می دهد. این در حالی است که با افزایش گام پیشروی، مقدار جابه جایی قایم در هر دو روش، افزایش می یابد ولی تاثیری در مقدار جابه جایی افقی تونل در هر دو روش ندارد. همچنین استفاده از نیل در جبهه کار تونل، مقدار جابه جایی قایم را بین 20 تا 35 درصد و جابه جایی افقی را بین 50 تا 60 درصد کاهش می دهد.
کلید واژگان: ضریب ایمنی, تغییر شکل, روش تعادل حدی, نیل فایبرگلاس, مدل سازی سه بعدیUtilizing of fiberglass nail in the face of tunnel is one of the economical and effective pre-support methods for increasing stability and control of settlement in weak grounds and tunnels with extended level and increase of ground mechanical strength. In this study, by taking advantage of 3D modeling of fiberglass nail which is effective in reduction of deformation, settlement, the direct modeling of nail in the 3D finite element and material with equivalent section. This study has covered effects of nail density, the overburden to depth of tunnel ratio. The method of strength reduction for analyzing the safety factor of tunnel has been considered. The result of 3D numerical analysis with limit equilibrium methods (LEM) for determining safety factor has been compared. The comparison of LEM and finite element method revealed that using of nail fiberglass and increases the range of safety factor between 5% to 75% and 1.25 to 2 in terms of overburden to diameter ratio. This increase of nail is dependent on density and overburden. While, with increase to advance length, the amount of vertical displacement would rise in both method, although these measures have no effects in horizontal displacement. In addition to that, using of nail in the tunnel face has caused the amount of vertical displacement between 20 to 35 percent and in the horizontal displacement between 50 to 60 percent of decrease has happened.
Keywords: Safety factor, Deformation, LEM, Fiberglass nail, 3D modelling -
پیشرفت روزافزون جامعه ی بشری و افزایش جمعیت، نیاز به جابه جایی با سرعت بالا و استفاده از قطارهای پرسرعت را بیش از پیش مطرح کرده است. جابه جایی با سرعت بالا به وسیله ی قطارها نیازمند بستری مناسب برای عبور از روی مناطق مختلف دارای خاک نرم و جلوگیری از خارج نشدن قطار از ریل و خسارت های جانی و مالی است. تاکنون مطالعات متعددی در خصوص دیوارهای مکانیکی خاک مسلح تثبیت شده با مهارهای صفحه یی به صورت استاتیکی و آزمایشگاهی انجام شده است، اما تاثیر عبور قطارهای پر سرعت در دیوارهای مذکور به صورت عددی مشاهده نشده است. در مطالعه ی حاضر، به بررسی نتایج مدل سازی عددی سه بعدی تاثیر عبور قطار سریع السیر از روی دیوارهای مکانیکی خاک مسلح تثبیت شده با مهارهای صفحه یی با استفاده از نرم افزار D3 P L A X I S پرداخته شده است. نتایج مدل سازی ها نشان داد که با افزایش تعداد صفحه های مهاری به همراه کاهش ابعاد آنها، جابه جایی افقی و نشست در تاج دیواره کاهش یافته است.
کلید واژگان: قطار پر سرعت تالیس, دیوار حائل تثبیت شده, دیوار مکانیکی خاک مسلح, مهارصفحه یی, سرعت عبور قطار, نرم افزار D3 PLAXISThe advancement of technology with an increasing population has led to the requirement for high-speed mobility trains. High-speed transportation by trains requires passing through soft soil conditions, which requires stability. High-speed trains are used nowadays in developed countries to reduce travel time. When the train moves at a critical speed, it can significantly increase the dynamic responses of the components on the railway lines. The present study examines the results of 3D numerical modeling, considering the impact of the high-speed train passing through the mechanical earth wall stabilized by plate anchors. Numerical modeling was carried out using Plaxis 3D finite element software. The impact of various factors such as the speed of the train (180, 200 & 250 Km/h), the number of plates (single, double, and triple), and the number of train tracks (1 & 2 tracks) have been investigated. The Hardening soil with small strain model has been used for modeling the behavior of the backfill soil. In this study, the geometrical characteristics of the Thalys high-speed train were used to model the train passing through the walls of 6 meters that were stabilized with plate anchors. From the results, it was concluded that Increasing train speed from 160 to 250 Km/h increases the settlement under the rails by 11% and increases the horizontal displacement of the wall by 13%. It was confirmed that increasing train speed will result in an increase in the settlement under the rails and increases the horizontal displacement of the wall in all investigated cases. Increasing the number of plates along with decreasing their dimensions has a positive effect on the wall’s performance with regard to the horizontal displacement of the wall. Also, it should be mentioned that by increasing the number of train tracks from 1 to 2, the settlement under the rails increased by 5%, and the horizontal displacement of the wall increased by 20%.
Keywords: Thalys high-speed train, Retaining wall, plate anchor, Numerical Modeling, Vibration, reinforced soil, Finite Element Method, PLAXIS 3D -
فرآیند ایجاد امواج داخلی و نحوه انتشار صوت هر کدام به طور مجزا مورد بررسی قرار گرفته اند ولیکن چگونگی اثر امواج داخلی بر رفتار امواج صوتی از جمله مباحثی است که تاکنون در کشور مورد تحقیق قرار نگرفته است. محیطهای دریایی عمدتا دارای چینش چگالی هستند که معمولا به دو صورت پیوسته و پله ایی وجود دارند. ساختار لایه ایی در اقیانوسها و دریاها در روند انتشار امواج صوتی تاثیر می گذارند. به واسطه وجود مناطقی در حوزه های آبی ایران که دارای چینه بندی چگالی و امواج داخلی هستند ودر این مناطق می توان از فرآیند انتشار صوت برای بسیاری از اهداف استفاده نمود، الزام تحقیق در خصوص برهمکنش این دو مطرح گردیده است. در این مقاله سعی شده که با استفاده از یک مدل ریاضی به بررسی اثر امواج داخلی بر انتشار امواج صوتی در زیر آب بپردازیم و اینکه این امواج به چه نحو انتشار صوت را تحت تاثیر قرار می دهند وتابع چه پارامترهایی می باشند. با استفاده ازداده های دریاچه خزر، به محاسبه پارامترهایی نظیرسرعت صوت، فرکانس شناوری، واریانس جابه جایی، نسبت اغتشاشات حاصل شده در انتشارصوت بواسطه جابه جایی قائم و نیز سرعت افقی ذره،تابع فاز و دامنه، طیف فاز و طیف موج داخلی پرداخته ایم. در مدل، از تقریب سهموی برای معادله موج بهره جسته ایم تا چگالی طیف دامنه و نوسانات فاز موج صوتی تختی را محاسبه نماییم که از طریق میدان تصادفی موج داخلی در دریا منتشر می شود.
از مقایسه نسبت اغتشاشات ایجاد شده در انتشارصوت بواسطه جابه جایی قائم و سرعت افقی ذره ملاحظه می کنیم که جابه جایی افقی بسیار کوچکتر از قائم است. همچنین مشاهده می کنیم که با افزایش عمق وکاهش فرکانس شناوری، عدد موج و نیز جابه جایی قائم افزایش چشمگیری دارند.. بیشترین مقدار فرکانس شناوری واغتشاشات ایجاد شده در انتشار صوت بواسطه جابه جایی قائم را در مناطق نزدیک به سطح می بینیم و این به دلیل وجود ترموکلاین میباشد و بالعکس در همین منطقه شاهد کمترین میزان جابه جایی قائم هستیم.
کلید واژگان: امواج داخلی, صوت, فرکانس شناوریThe internal waves generation process and sound propagation mechanism have been studied, separately. However, the effects of internal waves on sound waves behaviour is a study field that has not received any attention in our country. Marine environments are generally density stratified continuously or step-like. Layered structure of oceans affect sound propagation. Taking into consideration that some Iranian waters are density stratified and also have some internal waves that can be used in a sound propagation process for many purposes, it is necessary to study internal waves and sound transmission interaction. This paper attempts to discuss the effects of internal waves on underwater sound propagation using a mathematical model and find out how these process are inter dependent. The parameters such as sound speed, buoyancy frequency, displacement variance, relative perturbations in sound propagation associated with vertical displacement and horizontal particle velocity, phase & amplitude function, internal waves phase & amplitude spectrum were computed using Caspian sea data. The parabolic approximation was applied in the wave equation to calculate amplitude spectrum density and phase fluctuations of a plane sound wave propagating through a random field of internal waves in the sea.The rate of sound propagation perturbations due to vertical displacement and particle horizontal velocity shows that horizontal displacement is much lower than vertical one.We found out that wave number and vertical displacement increase with increasing depth and decreasing buoyancy frequency. A maximum in buoyancy frequency and sound propagation fluctuations in associate with vertical displacement is observed near water surface which is due to thermocline and there is a minimum in vertical displacement at same place. -
این مقاله در مورد تاثیر جابه جایی افقی جت ها بر انتقال حرارت جابه جایی از سطح مقعر استوانه ای بحث می کند. در این راستا معادلات متوسط گیری شده برای جریان تراکم ناپذیر آشفته در حالت دایم به همراه دو مدل آشفتگی رایج و یک مدل رینولدز پایین به همراه تصحیح کننده یاپ، در یک فضای محاسباتی سه بعدی حل شده اند. نتایج نشان می دهد که اعمال تصحیح یاپ به طور قابل ملاحظه ای منجر به اصلاح تخمین بیشینه عدد ناسلت در نقطه برخورد می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با کاهش فاصله مرکز جت ها تا لبه خروجی صفحه مقعر بیشینه مقدار عدد ناسلت به سمت جریان بالادستی منتقل می شود و با نزدیک شدن جریان اصلی جت به ناحیه چرخشی ایجاد شده در بالا دست جریان، انرژی جنبشی آشفتگی در این ناحیه افزایش می یابد و همین امر سبب افزایش عدد ناسلت در ناحیه برخورد شده است.کلید واژگان: انتقال حرارت برخوردی, جریان آشفته, تصحیح یاپ, عدد ناسلتThis paper discusses the effect of the horizontal movement of impinging jets on the convective heat transfer from a cylindrical concave surface. In this way, the averaged Navier-Stokes equations for turbulent incompressible flow in a steady state considering two prevalent turbulence models and a Low-Re model with the Yap correction in the 3D computational space were solved. Results indicate that the Yap correction significantly improves the over-prediction of Nusselt number in the impingement zone. The results show that the decrease in the distance of the center of the jets to the outlet edge of the concave surface leads to the transfer of the maximum amount of the Nusselt number to the upstream flow, and the approach of the main flow of the jet to the recirculation region formed in the upstream flow results in the increase in the turbulent kinetic energy of this area and the Nusselt number in the stagnation point.Keywords: Impingement Heat Transfer, Turbulent Flow, Yap correction, Nusselt Number
-
گودبرداری های عمیق در خاک های رسی نرم می تواند در اثر ایجاد نشست ها و جابه جایی های قابل توجه به دلیل پدیده ی خزش دچار مشکل شود. در پژوهش حاضر، تاثیر لحاظ کردن زمان انجام فعالیت ها و خزش اتفاق افتاده در خاک های رسی نرم در میزان جابه جایی افقی در دیواره ی گودبرداری های عمیق بررسی شده است. در بررسی انجام شده، ابتدا گودبرداری عمیق که با روش ترکیبی مهارهای پیش کشیده و میخ کوبی اجرا شده اند و در آن ها لایه های خاک های رسی نرم وجود دارد، با 3 مدل رفتاری مختلف: موهر کولمب، سخت شونده و خاک نرم با رفتارخزشی به صورت عددی مدل سازی و سپس نتایج حاصل با داده های اندازه گیری شده ی واقعی پروژه های مذکور مقایسه شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که اگر زمان انجام فعالیت ها به همراه مدل رفتاری خزشی در مدل سازی عددی لحاظ شود، نتایج به دست آمده انطباق بهتری را به نسبت مدل های رفتاری غیرزمان مند با شرایط واقعی پروژه خواهد داشت.
کلید واژگان: گودبرداری عمیق, مدل سازی عددی, خزش, مهار پیش کشیده, میخ کوبی, عامل زمانDeep excavations in soft clayey soils usually cause excessive ground settlement and wall movements due to the creep in soft soils. One of the commonly used methods for predicting these displacements is numerical analysis, however, in most cases for modeling soft clayey soils, soil behavior is considered to be time-independent. So, the effect of excavation time and creeping in soft soils are ignored. In this paper, the impact of the time of construction of the excavation and creep effect that occurs in soft soils are studied using three case studies. These three excavations are stabilized using a combination of soil anchorage and soil nailing methods. For studying the time influence and creep effect in soft soils with numerical modeling, excavations are modeled using three different soil constitutive models, namely Mohr-Coulomb, Hardening Soil (HS), and Soft Soil Creep (SSC) models. The real field records by installed in-situ instruments are employed to evaluate the performance of three constitutive models for simulating the excavation wall behavior. The obtained results show that for realistic simulation of the behavior of deep excavations, the construction time and the corresponding creeping behavior should be included in the numerical modeling procedure in order to better match the numerical predictions with the time-independent behavior of soft soils.
Keywords: Deep Excavation, Numerical Modeling, Soft Clay, Creep, Soil Anchorage, Soil Nailing, Time Factor, Wall Deflection -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و دوم شماره 1 (پیاپی 106، بهار 1401)، صص 227 -234
کنترل ایمنی و پایداری سدهای خاکی در دوران ساخت، انتهای ساخت، اولین آبگیری و بهره برداری آن بسیار حایز اهمیت است. ارزیابی مقایسه ای نتایج تجزیه وتحلیل ها برای ایمنی ساختار و همچنین عملیات نگهداری منظم ضروری است. علاوه براین واضح است که مطالعات دقیق مبتنی بر چنین مقایسه هایی برای به دست آوردن تجربه برای طرح های آینده مفید خواهد بود. در این مطالعه سد خاکی دویرج از نظر پارامترهای فیزیکی مانند، جابه جایی ها، تغییر شکل ها، تنش ها، فشار آب منفذی و پایداری آن در پایان ساخت و اولین آبگیری موردبررسی مقایسه ای قرار گرفت. مدل سازی عددی با استفاده از دو نرم افزار FLAC 2D و GEO STUDIO با مدل رفتاری موهر- کلمب (Mohr-Coulomb) انجام شد. نتایج بررسی ها نشان داد بیشترین نشست عمودی در تاج هسته رسی بعد از اولین آبگیری با مقدار 70 سانتی متر و همچنین بیشترین مقدار جابه جایی افقی در پایین دست سد برابر 12 سانتی متر رخ داده است. در بررسی تنش ها نیز مشخص شد که مقدار بیشینه تنش های حاصل در مقطع هسته حدود 1000 کیلو پاسکال به دست آمده است.
کلید واژگان: کنترل ایمنی, پایداری, تنش ها, نشست ها, FLAC, GEO STUDIONumerical Study of Earthdams after Construction and First Impounding (Case Study of Doyraj EarthDam)Journal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 1, 2022, PP 227 -234Engineering and economic investigations in dam construction projects throughout the world indicate that, in many cases, rockfill dams with impervious clay cores are the best selection for the final design (Rezaei and Salehi, 2011). This approach makes the investigation of different issues affecting the stability of rockfill dams worthwhile. In general, dam safety is the first and foremost reason for controlling deformation and physical parameters in dams. Another reason is the importance of basic design concepts for engineers to apply in future designs as well as understanding the resistive and behavioral characteristics of soil and pebbles. One of the most effective approaches for interpreting the mechanical and hydraulic behavior of structures such as dams is to use data and compare the results with numerical modeling predictions. In the field of earth and rockfill dams, monitoring of typical physico-mechanical behaviors is a fundamental issue. Measurements of displacements, total stresses, pore water pressures, and arching ratio can be used to carry out a number of tasks (ICOLD, 1982), such as characterizing the dam’s overall behavior (Pagano et al., 1998), checking the behavior of specific zones, obtaining information about the in situ mechanical properties of embankment soils (Marsal and Resendiz, 1975), and finally, supporting the difficult task of evaluating dam safety and efficiency (Gould and Lacy, 1993). Justo (1991) and Naylor (1997) proposed methods for the incorporation of collapse settlement of rockfill into constitutive models. Naylor (1991) performed the finite element analysis for Beliche dam, a central core earth and rockfill dam, by considering the collapse settlement of the upstream rockfill in the modeling. The effect of pore water pressure dissipation in earthfill during construction was also considered by a number of authors including Eisenstein and Law (1977) and Cavounidis and Hoeg (1977), amongst others. For these cases, the incremental embankment construction was modeled as a two-stage process, the first stage modeling the new layer construction using undrained properties for the core and the second stage modeling pore water pressure dissipation. Zomorodian and Kuchi studied internal deformation, pore water pressure, and total vertical stresses in Masjed Soleiman Dam and compared it to numerical results, they also showed that the development of excess pore water pressure in the clay core of zoned earth dams during construction may lead to the onset or progression of hydraulic failure.
Keywords: Numerical analysis, Earth-Rockfill dam, Instrument results, Geo-Studio, FLAC -
با توجه به گسترش روزافزون بهره وری از فضاهای زیرسطحی، نیاز بشر به پایدارسازی در زمان حفر و گودبرداری بیش از پیش قوت می گیرد. پایدارسازی و بررسی این روش در حالت دینامیکی به دلیل بهره مندی در سازه های دایمی نظیر پایداری شیب کناره راه از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از روش های پایدارسازی دیواره های گود استفاده از روش میخ گذاری است. لذا در این مقاله رفتار پایدارسازی دیوارهای میخ گذاری شده دایمی تحت بار دینامیکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. به کمک ابزارگذاری های صورت گرفته در گود هتل نرگس شماره 2 و مدل سازی آن با استفاده از نرم افزار FLAC صحت این نرم افزار مورد تایید قرار گرفت. سپس با در نظر گرفتن 15 نگاشت و ساختگاه های نوع 1، 2 و 3 بر اساس آیین نامه 2800، بارهای هارمونیک معادل محاسبه شده و تحلیل های دینامیکی برای چهار بار هارمونیک معادل، سه ساختگاه و سه ارتفاع مختلف 3، 6 و 9 متر و در دو زاویه مختلف میخ گذاری انجام شد. برای این منظور با در نظر گرفتن تغییر شکل لبه بالایی دیواره به عنوان معیار مقایسه بین تحلیل ها، مقادیر تغییر مکان در 72 حالت مختلف مشخص شد. بررسی نتایج تحلیل های فوق نشان داد که، با کاهش مشخصه های مقاومتی ساختگاه (از نوع 1 به 3) جابه جایی افقی لبه گود و پوسته نما افزایش یافته و با کاهش زاویه میخ ها جابه جایی افقی لبه گود و پوسته نما کاهش می یابد.
کلید واژگان: خاک مسلح, رفتار دینامیکی, دیوار میخ گذاری شده, تحلیل تفاضل محدودDemand for high-rise buildings and shopping malls has increased in recent years. For this reason, these buildings have a variety of basements. Due to insufficient land, some parts of these structures are being built underground. Stabilizing vertical cuts by emerging methods provides a new way for the construction industry. In addition, the demand for stabilizing vertical cuts on highways and railways against dynamic forces has been raised. There are various methods for stabilizing underground cuts. Soil nailing is one of the most common methods for stabilizing cut slopes in building industry. In this method, the soil is strengthened by placing the steel rods into the drilled holes on the wall and the ground. It is worth mentioning that, this method could be used for underground construction. Whereas soil nailing wall system needs less space in comparison with other retaining wall systems, in urban areas especially where walls cuts are surrounded by structures is more applicable. Observations of the performance of soil nails walls in recent earthquakes indicate that their destruction by deep excavations rarely occurs. Literature review on the soil nail walls shows that the mechanism of reinforcement and design of the soil nail walls is without considering of seismic loading. However, few studies have been performed on the seismic behavior of these walls. In this paper, the dynamic behavior of the steel soil nail walls has been investigated numerically. In order to validate two-dimensional, nonlinear finite difference model created by FLAC software, obtained results from the instrumental excavation wall (Hotel Narges No.2) were used. In this study, a numerical parametric study was performed to investigate the factors affecting the behavior of the soil nail wall system. This parametric study has the effect of wall height (3, 6 and 9 m), nail angle (10 and 15 degrees), soil properties (type 1 to 3 based on Iranian code of practice for seismic resistant design of building (2800)) and seismic loading characteristics such as magnitude, frequency of the maximum acceleration of the earth's surface were examined. In addition, four equivalent harmonic loads instead of 15 time history are used. After analyzing 72 different models, it was concluded that by decreasing the soil shear strength (types 1 to 3), the displacement of the upper edge of the wall would increase sharply, with the decrease of the nail angle (from 15 to 10) horizontal displacement of the upper edge wall reduced. By decreasing the angle of the nails (from 15 to 10), the force of the nails is increased. Increasing the height of the wall increases the horizontal displacement of the upper edge of the wall. Also by changing the type of harmonic loading type 1 to type 4, the behavior of the soil nail wall varies with soil type changes, which can be attributed to the effect of soil damping and soil type on the different seismic behavior of the nailed structures. The calculated dynamic analysis results show that the data are scattered under four different harmonic loads. Therefore, the seismic performance of the soil nail structures depends on the geometry parameters and the selection of the main mapping parameters including mold period, acceleration, and mapping duration is very important and requires sufficient accuracy. The dominant mode of deformation of the soil nail wall for four harmonic loads, and for all heights is around the intersection point of the wall and cavity.
Keywords: Soil Nail Wall, Reinforced Soil Structure, Dynamic Behavior, Finite Difference Analysis -
نسبت تمرکز تنش(n) یکی از پارامترهای مهم در امر بهسازی زمین به روش ستون سنگی است. مقدار نسبت تمرکز تنش (n) که به صورت نسبت تنش وارد بر ستون سنگی به تنش وارد بر توده خاک اطراف تعریف می شود. در این مقاله نتایج حاصل از بررسی آزمایشگاهی به منظور بررسی تغییرات نسبت تمرکز تنش در هنگام اعمال بارهای قایم و برشی هم زمان استفاده شده است. برای مدل سازی فیزیکی از دستگاه برش مستقیم بزرگ با ابعاد 305×305 میلی متر و ارتفاع 152.4 استفاده شده است. برای محاسبه میزان تنش وارد بر ستون های سنگی و خاک اطراف از لودسل های مینیاتوری استفاده شده است. آزمایش ها در سه آرایش قرارگیری ستون سنگی شامل آرایش منفرد و مثلث و مربعی، در سه نسبت ناحیه اصلاح شده 4/8 و 12 و 4/16 درصد و 3 سربار قایم 55 و 75 و 100 کیلوپاسکال انجام شد. در ساخت بستر و ستون سنگی به ترتیب از ماسه سست و سنگ شکسته استفاده شده است. نتایج نشان می دهد نسبت تمرکز تنش با افزایش قطر ستون سنگی و تنش قایم کاهش می یابد و هم چنین نسبت تمرکز تنش در آرایش مربع دارای بیش ترین و در آرایش منفرد دارای کم ترین مقدار است. در تمامی آرایش های قرارگیری ستون سنگی مقدار نسبت تمرکز تنش تا میزان جابه جایی افقی برابر 2 تا 3 میلی افزایش و بعد از آن با افزایش جابه جایی افقی مقدار نسبت تمرکز تنش کاهش می یابد و تقریبا به مقدار ثابتی می رسد. مقایسه پارامترهای برشی معادل به دست آمده از نتایج آزمایش و روابط تحلیلی در حالت ها نسبت تمرکز تنش برابر با 1 و نسبت تمرکز تنش واقعی بدست آمده از نتایج آزمایش ها بیان گر آن است که مقادیر پارامترهای مقاومت برشی معادل حاصل از نتایج آزمایش ها بیش تر از مقادیر حاصل از روابط تحلیلی است. هم چنین در نظر گرفتن نسبت تمرکز تنش برابر با 1 در محاسبات پارامترهای مقاومت برشی محافظه کارانه است و محاسبه پارامترهای مقاومت برشی معادل واقعی باید بر اساس نسبت واقعی تمرکز تنش محاسبه شود.
کلید واژگان: ستون سنگی, نسبت تمرکز تنش, مقاومت برشی معادل, برش مستقیمIntroductionStone column installation method is one of the popular methods of ground improvement. Several studies have been performed to investigate the behavior of stone columns under vertical loads. However, limited research, mostly focused on numerical investigations, has been performed to evaluate the shear strength of soil reinforced with stone column. The stress concentration ratio (n) is one of the important parameters that uses in soil improvement by stone column method. Stress concentration ratio is the ratio of the stress carried by stone column to that carried by the surrounding soil. In this paper, the results of a laboratory study were used to examine the changes in the stress concentration ratio when normal and shear stress applied. Direct shear tests were carried out on specimens of sand bed material, stone column material and sand bed reinforced with stone column, using a direct shear device with in-plane dimensions of 305*305 mm and height of 152.4 mm. Experiments were performed under normal stresses of 55, 77 and 100 kPa. In this study, three different area replacement ratios (8.4%, 12%, 16.4%), and three different stone column arrangements (single, square and triangular) were considered for investigation. Loose sand and crushed gravel were used to make the bed and stone columns, respectively. In this study, the equivalent shear strength and equivalent shear parameters measured from experiments were also compared with those predicted by analytical relationships at stress concentration value of 1 and stress concentration value obtained from experiments.
Material PropertiesFine-grained sand with particle size ranging from 0.425 to 1.18 mm was used to prepare loose sand bed, and crushed gravel with particle size ranging from 2 to 8 mm was used as stone column material. The sand material used as bed material had a unit weight of 16 kN/m3 and a relative density of 32.5%, and the crushed stone material used in stone columns had a unit weight of 16.5 kN/m3 and a relative density of 80%. The required standard tests were performed to obtain the mechanical parameters of bed material and stone column material. As the diameters of model scale stone columns were smaller than the diameters of stone columns installed in the field, the particle dimensions of stone column material were reduced by an appropriate scale factor to allow an accurate simulation of stone columns behavior.
Testing Procedure
In this study, large direct shear device was used to evaluate the shear strength and equivalent shear strength parameters of loose sand bed reinforced with stone column. Experiments were performed under normal stresses of 55, 75 and 100 kPa. Two class C load cells with capacity of 2 tons were used to measure and record vertical forces and the developed shear forces during the experiments, and a Linear Variable Differential Transformer (LVDT) was used to measure horizontal displacement. The main objectives of this study was to calculate the stress concentration ratio of stone columns in different arrangement. Stress concentration ratio is the ratio of the stress carried by stone column to that carried by the surrounding soil, and can be calculated using Equation 1. For this purpose, the direct shear device was modified. Two miniature load cells with capacity of 5 kN were employed. The load cells were mounted on the rigid loading plate with dimensions of 305*305 mm2 and thickness of 30 mm, as shown in Figure 1, All achieved data from the experiments including data on vertical forces, shear forces and horizontal displacements were collected and recorded using a data logger, and an especial software was used to transfer data between the computer and the direct shear device. All specimens were sheared under a horizontal displacement rate of 1 mm/min. Experiments were performed on single stone columns and group stone columns arranged in square and triangular patterns. The selected area replacement ratios were 8.4, 12 and 16.4% for single, square and triangular stone column arrangements. To eliminate boundary effects, the distance between stone columns and the inner walls of the shear box was kept as high as 42.5 mm. In total, 11 direct shear tests were carried out, including two tests on loose sand bed material and stone column material, and 9 tests on stone columns with different arrangements. From the tests performed on group stone columns, 3 tests were performed on single stone columns, 3 tests on stone columns with square arrangement and 3 tests on stone columns with triangular arrangement. Hollow pipes with wall thickness of 2 mm and inner diameters equal to stone column diameters were used to construct stone columns. To prepare the specimens, first, the hollow pipes were installed in the shear box according to the desired arrangement. Then, bed material with unit weight of 16.5 kN/m3 was placed and compacted in the box in 5 layers, each 3 cm thick. Stone material was uniformly compacted to construct stone columns with uniform unit weight.
Results and discussionThe SCR value increases for settlement up to 3 mm and then decreases with increasing the horizontal displacement and then approaches almost a constant value. Results also show that stress concentration ratio decreases with increase of stone column diameter. Results show that the value of stress concentration ratio in square pattern is higher than that in single and triangular pattern. Moreover, results show that stress concentration ratio decreases with increase of normal stress. The value of the internal friction angle in (peak) state, for loose bed increases from 33 to 40 degrees in square arrangement and in the corresponding state of displacement of 10 % from 30 degrees in a loose bed increase to 32 degrees, for loose sand reinforced with stone column. Shear strength increases with the increase of modified area ratio in all stone column installation patterns in both the peak and the corresponding state of the horizontal displacement of 10%. For stone columns with the same modified area ratio, the installation pattern has an effective role in defining the shear strength. Group stone columns mobilize higher shear strength compared to single stone columns. Among the installation patterns investigated in this study, stone columns with square arrangement experienced the highest increase in shear strength value while single stone columns experienced the lowest. The equivalent shear strength values measured from experiments are higher than those obtained from analytical relationships. Accordingly, it is conservative to use analytical relationships to calculate shear strength parameters. It is worth explaining that these relationships assume that the value of stress concentration ratio is equal to 1. Results from this study show that the value of stress concentration ratio should be accurately calculated and used in the relationships. Comparison between shear strength parameters obtained from experiments and those predicted by analytical relationships shows that in single stone columns, the value of stress concentration ratio should be 3 to 4.5, and in square and triangular patterns, this value should be 6 to 7 and in triangular patterns 4.5 to 5, respectively, to achieve good agreement between experimental and analytical results in peak condition. In horizontal displacement 10% the value of stress concentration ratio should be 2.5 to 3, in single, square and triangular patterns, to achieve good agreement between experimental and analytical results../files/site1/files/151/2.pdf
Keywords: Stone Column, Stress Concentration Ratio, Equivalent Shear Strength, Direct Shear Test
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر