توضیحات

دانلود و مشاهده قسمتی از متن کامل پایان نامه :

دانشگاه آزاد اسلامی

(واحد تهران مركزي)

 

پایان نامه کارشناسی ارشد (M.sc)

رشته عمران ـ مكانيك خاك و پي

عنوان:

افزايش ظرفيت باربري خاك هاي دانه ای حفره دار زير پي گسترده به وسيله ژئوسینتتيكها

 

 

استاد راهنما:

دكتر مهدي سياوش نيا

 

استاد مشاور:

دکترمحمد علي ارجمند

 

دانشجو:

…………………….

 

تابستان 1392

فهرست مطالب

عنوان                                                صفحه

چكيده. 1

فصل اول : کلیات

1-2- ضرورت انجام تحقيق.. 4

1-3-اهداف تحقيق.. 4

1-4- سوالات و فرضيات تحقيق.. 4

1-5-مدل تحقيق.. 5

1-7-روش تحقيق.. 6

1-8- ساختار پايان نامه. 6

فصل دوم: ظرفيت باربري پي ها و كاربردهاي ژئوسينتتيك­ها

2-1 مقدمه. 8

2-2- مباني ظرفیت باربری… 8

2-3- ظرفیت باربری خاکهای حفره دار.. 11

2-4- تاریخچه مواد ژئوسينتتیک…. 12

2-4-1 توصیف کلی ژئوسینتتیک­ها 12

2-4-2 طبقه بندی ژئوسنتتیک­ها 13

2-4-3- ژئوسینتتیک­ها 18

فصل سوم: پیشینه تحقیق

3-1- مقدمه. 22

3-2- مطالعه آزمایشگاهی.. 25

3-2-1- بررسی رفتار بار- نشست پی های نواری مستقربرخاک مسلح با ژئوگرید برروی حفره 25

3-2-2- دستگاه آزمایش ومشخصات مصالـح. 26

3-2-3- برنامه آزمایش هـا 28

3-2-4- ارائه نتایج وتفسیرداده ها 29

3-2-5- نتیجه گیـری. 33

3-3- مطالعه عددی و تحلیلی.. 33

3-3-1- الگوسازی مساله 34

3-3-2- بررسی اثرژرفای قرارگیری نخستین لایه ژئوتکستایل. 35

3-3-3- بررسی اثرسختی کششی ژئوتکستایل. 37

3-3-4- بررسی اثرتعداد لایه های ژئوتکستایل. 38

3-3-5- بررسی اثرطول لایه ژئوتکستایل. 40

3-3-6- نتیجه­گیـری. 42

فصل چهارم : معرفی اجمالی نرم‌افزار PLAXIS و صحت مدلسازی

4-1- مقدمه. 44

4-2 معرفی نرم افزارPlaxis. 45

4-3 ویژگیهای مهم نرم افزار Plaxis نسخه8.2. 47

4-4- صحت سنجی نرم افزار Plaxis. 48

فصل پنجم: مشخصات مصالح و نحوه مدل سازي

5-1- مقدمه. 51

5-2- هندسه مدل.. 51

5-3- مشخصات مصالح.. 53

5-3-1- مشخصات خاک… 53

5-4-  نحوه مدل سازي… 56

فصل ششم: مدل سازي و بررسي نتايج

6-1- مقدمه 58

6-2-  شرايط مسئله 58

6-3- مطالعات پارامتريك. 58

6-3-1-اثر تعداد لايه­هاي ژئوتكستايل. 59

6-3-2-اثر طول ژئوگريد 60

6-3-3- محل بهينه لايه اول ژئوگريد 62

6-3-4- اثر سختي كششي ژئوگريد 63

6-3-5- اثر قرار گيري محل حفره در خاك. 64

فصل هفتم: جمع بندي و خلاصه نتايج

7-1- مقدمه 67

7-2- جمع بندي. 67

7-3- نتيجه گيري. 67

7-4- ارائه پیشنهادات برای تحقیقات بعدی. 68

فهرست مراجع. 69

فهرست جداول

عنوان                                                                     صفحه

جدول 3-1- مشخصات خاک نوع1. 27

جدول 3-2-مشخصات فیزیکی ومکانیکی ژئوگرید.. 28

جدول3-3: مشخصات پوشش خاکی روی حفره. 34

جدول5-2- مشخصات خاک زیر پی.. 55

فهرست اشكال

عنوان                                                صفحه

(شکل2-1):چگونگي وقوع شكست برشي زير پي ( a ) شكست برشي كلي  ( b ) شكست برشي موضعي (c) شكست برشي پانج   9

(شکل2-2 ): مكانيزم وقوع شكست برشي كلي زير پي ( نظريه ترزاقي ). 10

شکل(2-3) منحنی های تنش- نشست برای  پی واقع بر ماسه متراکم در حالت با حفره و بدون حفره. 11

(شکل 2-4): ژئوتکستایل بافته شده. 14

(شکل 2-5):  ژئوتکستایل بافته نشده. 14

(شکل2-6 ): ژئوگرید ساخته شده از کشیده شدن ورقه های پلیمری.. 15

(شکل2-7 ): ژئوگرید تولید شده از الیافهای پلیمری.. 15

شکل 2-8 : ژئونت­ها 16

شکل 2-9 : ژئوممبرین.. 17

شکل (2-10) : ژئوکامپوزیت ها 17

(شکل 3-1):  پارامترهای پی مستقر بر خاک مسلح شده با ژئوسنتتیک…. 25

(شکل 3-2): تصویرتانک آزمایش درحالت قائم.. 26

(شكل 3-3) :توزيع اندازه ذرات مصالح مورد استفاده. 27

(شکل3-4) :مقطع شماتیک پی مستقربرروی خاک مسلح وحفره. 29

(شكل 3-5):  منحني­هاي تنش ـ نشست براي پي واقع بر ماسة متراكم در حالت حفره دار و بدون حفره. 30

(شكل 3-6): منحني­هاي تنش‌ـ نشست براي پي واقع بر ماسة متراكم و شل در حالت حفرهدار. 31

(شكل 3-7): اثر دانسيته نسبي خاك روي حداكثر نشست پي و تغيير شكل خاك در عمق مدفون D2. 31

(شكل 3-8): منحني­هاي تنش – نشست براي پي واقع بر ماسة شل در حالت حفره­دار و با تعداد لايه­هاي مختلف مسلح كننده  32

(شكل 3-9) : منحنيهاي تنش– نشست براي پي واقع بر ماسة متراكم در حالت حفره­دار و با تعداد لايه­هاي مختلف مسلح كننده  32

(شكل 3-10):  شكل كلي الگوي خاك مسلح واقع بر يك حفرة زير زميني.. 34

شكل 3-11: تغييرات نشست در برابر نسبت ژرفاي گوناگون ژئوتكستايل به ازاي سربار kn/m² 200=P. 36

(شکل3-13) تغییرات نشست دربرابر نسبت ژرفای گوناگون قرارگیری ژئوتکستایل به ازای سختی های محوری 1000،500،100،20کیلونیوتن برمتر وسربار kn/m²300p=. 37

(شکل 3-14) تغییرات نشست سطح زمین دربرابرسختی محوری ژئوتکستایل به ازای نسبت  ژرفای 9/0 ،7/0 ،4/0 و2/0سربار kn/m²500p=  38

(شکل3-15): تغییرات نشست دربرابر تعدادلایه های ژئوتکستایل به ازای سختی های محوری 500و50و1000 کیلونیوتن برمتروسربار kn/m²100p=. 39

شکل3-16: تغییرات تنش درارتفاع پوشش خاکی مسلح درراستای مرکزحفره به ازای سربار kn/m²200p=. 39

(شکل3-17): تغییرات نشست دربرابرطولهای گوناگون ژئوتکستایل به ازای سختی­های محوری300 و 1000 کیلونیوتن برمتر،نسبت ژرفای 9/0 وسربار kn/m²300p=. 40

(شکل3-18): تغییرات نیروی محوری درطول لایه ژئوتکستایل به ازای طول­های8،10،13متر، محوری1000 کیلونیوتن برمتروسربارkn/m²300p=. 41

(شکل3-19): تغییرات کرنش کششی درراستای قرارگیری ژئوتکستایل برای حالت غیرمسلح وبه ازای سربارهای 100،300کیلونیوتن برمتر  42

شکل(4-1) فلوچارت مراحل ساخت و اجرای یک مدل توسط نرم‌افزار Plaxis. 46

(شکل 4-2 ): چگونگی نقاط تنش در المان خاک… 48

(شكل4ـ3) شبكه بندي وابعاد هندسي مدل عددي(الف) حالت خاك بدون حفره (ب)حالت خاك حفره­دار. 49

(شكل4-4): منحني تنش ـ نشست خاك غيرمسلح (الف) حالت خاك بدون حفره (ب) خاك حفره دار. 49

(شکل 5-1): پارامترهای موثر بر ظرفیت باربری پی.. 52

 

 

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             صفحه

نمودار (6-1): منحني تغييرات نشست (S) به تعداد لايه(N)………………………………………………….. 59

نمودار (6-2):نمودار درصد تغييرات نشست( S_rd )نسبت به تعداد لايه(N)………………………………….. 59

نمودار (6-3):منحني تغييرات نشست (S)به طول L_r………………………………………………………….. 60

نمودار (6-4): نمودار درصد تغييرات نشست( S_rd )نسبت به طول لايه(L_r)…………………………………. 61

نمودار (6-5): منحني تغييرات (BCR) نسبت به پارامتر بدون بعد L_r/B……………………………………. 61

نمودار (6-6):  منحني تغيرات نشست (S) به محل بهينه لايه اول(U)………………………………………… 62

نمودار (6-7): منحني تغييرات (BCR) نسبت به پارامتر بدون بعد U/B……………………………………. 62

نمودار(6-8): منحني تغيرات نشست (S) به سختي ژئوسينتتيك(EA)……………………………………….. 63

نمودار (6-9): نمودار درصد تغييرات نشست( S_rd )نسبت به سختي كششي(EA)………………………….. 64

نمودار (6-10): منحني تغييرات (BCR) نسبت به  (EA)……………………………………………………. 64

نمودار (6-11): منحني تغييرات نشست (S) نسبت به محل حفره (D_sh)…………………………………….. 65

نمودار (6-11): منحني اثر (L_r/U) بر ظرفيت باربري BCR…………………………………………………. 65

 

چكيده

در اين پژوهش پايداري خاك مسلح با ژئوگريد واقع بر يك حفره زير زميني با استفاده از نرم افزار plaxis مورد تحليل قرار گرفت و تاثير عوامل متعددي  چون تعداد لايه ژئوگريد ، طول لايه ژئوگريد ، سختي لايه ژئوگريد، محل بهينه قرارگيري لايه ژئوگريد زير پي و تاثير محل قرارگيري حفره زير پي بر ظرفيت باربري  بررسي شد.

اعمال تسلیح می­تواند به طور قابل ملاحظه­ای ظرفیت باربری خاک را بهبود بخشد و نشست پی را کاهش دهد. همچنين با افزايش تعداد لايه هاي ژئوگريد از ميزان نشست ها كاسته و با افزایش طول لایه ژئوگرید، مقدار نشست ها کم شده است. لذا ،هر جه طول ژئوگريد بيشتر ميشود نسبت ظرفيت باربري (BCR) افزايش مي يابد. براي خاك با ويژگيهاي خاص، يك محل بهينه­اي براي قرارگيري لايه اول ژئوسينتتيك وجود دارد،و آن جايي است كه كمترين نشست و بيشترين ظرفيت باربري در آن محل مشاهده مي­شود. به طور كلي با افزايش مقدار سختي محوری ژئوگريد(EA) از مقدار نشست­ها كاسته مي­شود. با افزایش EA ژئوگريد (BCR)[1] بيشتر ميشود. مطالعه تاثیر محل قرارگیری حفره نشان داد، با قرارگیری حفره در عمق بيش از 3B نرخ افزایش نشست کنترل و مقدار نشست ثا بت می­شود.

 كلمات كليدي: خاك مسلح، ژئوگريد، حفره، اجزاي محدود ، نشست

فصـل اول

کلیـات

1-1- مقدمه

خاک مصالحی است که به خوبی در مقابل فشار و برش مقاومت می­کند اما قادر نیست در برابر نیروی کششی مقاومت چندانی از خود نشان دهد. از زمان­های کهن به طور تجربی دیده شده که ریشه های درخت یا گیاهان در تقویت توده خاک موثر بوده است. خاک مسلح مصالح ساختمانی مرکبی است که در آن عناصر دارای مقاومت کششی به عنوان تسلیح در توده خاک قرار می­گیرند. مفهوم نوین خاک مسلح اولین بار توسط مهندس معمار فرانسوی Henri Vidal، در سال 1965 معرفی شد. از آن پس، این تکنیک بطور گسترده در کارهای اجرایی مهندسی ژئوتکنیک مورد استفاده قرار گرفت ودر نیم قرن گذشته روند قابل توجهی در پژوهش و بكارگيري سازه های خاکی مسلح بدست آمد. امروزه تسلیح خاک به لحاظ فنی سامانه اي موثر و قابل اعتماد برای افزایش مقاومت و پایداری توده­های خاکی به کار گرفته می­شود]1[.

برتری رفتار خاک مسلح بیشتر ناشی از افزایش مقاومت برشی در خاک مسلح شده می­باشد که این افزایش مقاومت برشی بدلیل افزایش مدول الاسيسيته خاک و مقاومت بالای مسلح کننده در کشش است.

امروزه تسلیح به روشهای گوناگون هم از نظر شکل یعنی به صورت نوار، صفحه، شبکه، میله یا رشته، هم از نظر زبری سطح یعنی به صورت سطح زبر یا صاف و هم از نظر سختی نسبی یعنی با سختی نسبی بالا مانند فولاد یا با سختی پایین مانند منسوجات پلیمری استفاده می­شود. از دهه 80 میلادی به بعد استفاده از پلیمرهای مصنوعی به نام ژئوسنتتیک­ها^[2] بطور گسترده­ای متداول گردید. دلیل این مسئله می­تواند ناشی از عملکرد بهتر این محصولات با سختی نسبی پایین که هماهنگی بهتری با خاک دارند، نسبت به مصالح تسلیح کننده فلزی با سختی بالا باشد. این منسوجات پلیمری یا مصنوعی به دلیل سختی نسبی پایین، از نظر تغییر شکل ­پذیری با خاک سازگارتر بوده، علاوه بر این، منسوجات تراوا در مواجه با خوردگی مقاوم هستند و بعضی از انواع آنها در برابر حملات باکتری­ها و اسیدها پایدارند و غیر سمی نیز می­باشند.

1-2- ضرورت انجام تحقيق

وجود حفرات زیر زمینی که تعداد آنها به سرعت در حال افزایش است ، باعث بروز مشکلات زیادی شده است.حفرات زیرزمینی چه به شکل طبیعی(غارها) یا مصنوعی(قناتها) به ویژه در مناطق شهری ممکن است در مجاورت یا زیر سازه ها قرار بگیرد. زمانی که این حفرات درعمقی قرار بگیرند که در محدوده حباب تنش در زیر پی سازه­ها باشند، در این صورت  احتمال  نشست یا فرو نشست خاک زیر پی بسیار زیاد می­باشد. جهت مرتفع نمودن این مشکل، راهکارهای مختلف  بهسازی خاک به کار گرفته  میشود. با معرفی مصالح نوین ژئوسینتتیکها به مهندسی عمران، کاربرد  این محصولات جهت رفع مشکل فوق­الذکر مورد توجه قرار گرفته شده است.

در تحقیق حاضر با بکارگیری ژئوسینتتیکها به عنوان مسلح کننده و در نظر گرفتن سختی محوری، طول، تعداد لایه و فواصل مسلح کننده، محل قرارگیری حفرات به ارزیابی ظرفیت باربری پی گسترده واقع بر خاک دانه­ای پرداخته شده است.

1-3- اهداف تحقيق

با توجه به اینکه فرآورده­های پلیمری به سرعت در حال گسترش می­باشد و همچنین این گونه فرآورده­ها نظیرژئوسينتتیکها و انواع آنها مانند ژئوگریدها سازگاری مناسبی با خاک دارند. همچنین از نظر اقتصادی بسیار با صرفه میباشند. لذا این تحقیق بر آنست تا چگونگی به کارگیری مسلح کننده از نوع ژئوسینتتیک،جهت افزایش ظرفیت باربری خاکهای دانه ای حفره دار زیر پی گسترده را مورد تحقیق و ارزيابي قرار دهد.

1-4- سوالات و فرضيات تحقيق

در این پژوهش جهت بررسی پایداری خاک مسلح بر حفرات زیرزمینی از نرم افزار plaxis استفاده شده است. این نرم­افزار قادر به انجام تحلیل در فضای دو بعدی و سه بعدی به روش عددی اجزاء محدود می باشد.

با توجه به شرایط مسئله، جهت انجام تحلیل­های مورد نیاز بر روی مدلهای ساخته شده، حالت کرنش صفحه­ای در نظر گرفته شده است. به منظور مطالعه تاثیر متقابل خاک با مسلح کننده و هندسه ترکیبی آنها، در پایداری پوشش خاکی مسلح روی حفره، پارامترهای گوناگونی که مشخص کننده ویژگی هرکدام از عوامل بالا می­باشد مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در بررسی تاثیر هر پارامتر، سایر پارامترها ثابت نگه داشته خواهد شد. پارامترهای متغیر شامل سختی محوری، طول ژئوسینتتیک، تعداد لایه مسلح کننده و همچنین فاصله لايه اول از زير پي خواهد بود. پارامترهای ثابت شامل نوع پی، تعداد حفرات، نوع خاک، شرایط خاک و بارگذاری استاتیکی می­باشد. لازم به ذكر است كه فاصله بين ژئوسينتتيكها ثابت در نظر گرفته شده است.

1-5-مدل تحقيق

در اين تحقيق مدل ابعاد در نظر گرفته شده به طول 70متر و ارتفاع 40 متر مي­باشد. حفره در نظر گرفته شده به شعاع 5/1 متر بوده، عرض پي گسترده 10 متر و عمق آن 1 متر مي­باشد.

 با توجه به شرايط مسئله، جهت انجام تحليل­هاي مورد نياز بر روي الگوهاي ساخته شده حالت كرنش صفحه­اي در نظر گرفته و براي تشكيل شبكه اجزاي محدود و انجام محاسبات، از اجزاي مثلثي 15گرهي براي لايه خاك و 5 گرهي براي المان ژئوگريد استفاده گرديده است. دو نوع پوشش خاكي از نوع دانه­اي با الگوي رفتاري مور-كولمب بر روي حفره در نظر گرفته شده است.‍

پارامترها با علائم اختصاري به كار گرفته در تحقيق حاضر كه به نظر مي­رسد به عنوان عمده پارامترهاي تاثير گذار بر ظرفيت باربري خاك مسلح باشد به قرار ذيل است:

• فاصله قائم زیر پی تا اولین لایه مسلح کننده (u)
• تعداد لایه‌ها­ی مسلح کننده (N)
• ضخامت کل خاک مسلح شده (d)
• فاصله قائم بین لایه‌ها (h)
• طول مسلح کننده (L_r)
• عرض پی B
• عمق پی (D_f)
• مشخصات خاک از جمله وزن مخصوص خاک ، چسبندگی خاک (c) و زاویه اصطکاک داخلي خاک
• مشخصات مسلح کننده

1-7-روش تحقيق

در این تحقیق با استفاده از روش عددی اجزاء محدود با توجه به متغیرهای در نظر گرفته شده مدلهای گوناگون ابتدا ساخته سپس موردتحلیل قرار گرفت.

1-8- ساختار پايان نامه

ساختار تحقيق به گونه­اي است كه در فصل اول كليات مربوط به تحقيق بيان شده است و در فصل دوم درباره ظرفيت باربري و كلياتي در باره ژئوسينتتيكها بحث شده است. در فصل سوم پيشينه تحقيق مورد بررسي قرار گرفته و در فصل چهارم نيز به معرفي اجمالي نرم افزار plaxis و
صحت­سنجي پرداخته شده است.

در فصل پنجم مشخصات مصالح و نحوه مدل­سازي بيان شده و در فصل ششم تحليل مدلها و بررسي نتايج حاصل از مدلها مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. در نهايت در فصل هفتم جمع بندي، نتيجه­گيري و براي علاقمندان به ادامه تحقيق اين موضوع پيشنهادهايي ارائه گرديده است.

فصـل دوم

ظرفيت باربري پي ها و كاربردهاي ژئوسينتتيكها

2-1 مقدمه

باربری نهایی پی­ها از دیرباز مدنظر بوده ودراین بین عوامل و پارامترهای بسیاری ازجمله پارامترهای مقاومت برشی خاک، شکل و ابعاد پی، عمق پی، شیب سطح زمین، شیب خود پی، مایل بودن و یا خروج ازمرکزیت بار، سطح آب زیرزمینی، لایه لایه بودن خاک و میزان تراکم خاک بر مقدار آن موثر می­باشد. در این بین عوامل دیگری نیز وجود دارند که علی رغم موارد کم برخورد با آنها، در موقع حضور تاثیر بسیاری برظرفیت باربری نهایی پی می­گذارند. از جمله این موارد می­توان به وجود حفرات زیرزمینی در خاک اشاره کرد که در صورت مجاورت با پی، یکی از عوامل تعیین کننده در ظرفیت باربری نهایی پی خواهند بود. امروزه ساخت بناهای زیرزمینی به شکل گسترده­ای توسعه یافته است، بطوریکه با توجه به نیازهای روزافزون بشر و با پیشرفت دانش وتکنولوژی، دامنه فعالیت انسان به زیرخاک و حتی در زیر سازه­های موجود در مناطق شهری رسیده است. در این خصوص نمونه­های متعددی از سازه­های واقع بر روی حفره­ها و تونلها وجود دارد. این حفره­ها می­توانند نتیجه فعالیتهایی از قبیل اکتشاف معدن و یا حفر تونل باشند. وجود حفره در خاک باعث کاهش ظرفیت باربری پی­های سطحي نزدیک به حفره می­شود که میزان این کاهش، تابع عوامل متعددی از جمله نوع خاک، تراکم، عمق مدفون حفره، خروج ازمرکزیت حفره نسبت به پی، هندسه حفره وعمق پی می­باشد. بدیهی است که با وجود تفاوتهای عمده­ای که در وضعیت تنشها در خاکریز پی برای حالت بدون حفره و حالت باحفره وجود دارد، به هیچ وجه نمی توان رفتار مشابهی را برای این دو حالت متصور شد. درواقع مکانیزم گسیختگی خاک در زیر پی برای این دو حالت با یکدیگر تفاوت
عمده ای دارد.

2-2- مباني ظرفیت باربری

 ظرفيت باربري نهايي(q_f) معادل حداكثر فشاري است كه خاك زير پي قادر به تحمل آن مي­باشد به عبارت ديگر ظرفيت باربري نهايي حداكثر فشاري است كه پي ميتواند به خاك منتقل نمايد قبل از آنكه خاك در آستانه گسيختگي برشي قرار گيرد. ظرفيت باربري خالص پي (q_nf) حداكثر فشار خالصي است كه پي مي­تواند به زمين منتقل نمايد بدون آنكه در خاك گسيختگي بوجود آيد .

 ( 2 -1)                                                     ]2[

با تقسيم نمودن ظرفيت باربري خالص پي مي توان به ظرفيت باربري ايمن(q_m) دست يافت كه بر اين اساس ابعاد پي تعيين مي شود .

( 2 -2)                                                 ]2[

با اعمال ملاحظات مربوط به نشست و تغيير مكان قائم پي مي توان فشار مجاز پي ( q_a ) را به دست آورد

براي تعيين ظرفيت باربري نهايي پي به طرق مختلف مي توان عمل نمود :

ـ تحليل استاتيكي كه بر مبناي روش هاي استاتيكي و با استفاده از پارامترهاي مقاومت برشي خاك  (φC,) حاصل از روشهاي ذيل استوار است .

الف- استفاده از نتايج حاصل از آزمايشهاي آزمايشگاهي

ب- استفاده از نتايج حاصل از آزمايشهاي صحرائي مثل VST , PMT , CPT , SPT

ج- استفاده از مقادير توصيه شده در آئين نامه ها

بررسي مكانيزم هاي وقوع شكست برشي در خاك كه در خاكهاي سست ، متوسط و متراكم از نوع شكست برشي مي باشد نظريه هاي مختلفي براي تعيين ظرفيت باربري پي ارائه شده است .

(شکل2-1):چگونگي وقوع شكست برشي زير پي ( a ) شكست برشي كلي  ( b ) شكست برشي موضعي ( c ) شكست برشي پانج . ]2[

اولين رابطه فراگير جهت تعيين ظرفيت باربري پي را ترزاقي در سال 1943 براي پي هاي سطحي با فرض شكست برشي كلي ارائه نمود .

شكل زير چگونگي وقوع شكست برشي در زير يك پي سطحي را نشان مي دهد .

(شکل2-2 ): مكانيزم وقوع شكست برشي كلي زير پي ( نظريه ترزاقي ) ]2[

در حالت تعادل عامل ايجاد كننده گسيختگي بار وارده بر روي پي و فشار حاصل از آن و عامل مقابله با گسيختگي فشار حاصل از وزن خاك بالاي تراز بار بر پي و مقاومت برشي خاك در طول سطح شكست مي باشد .

باتعادل بين عوامل فوق ترزاقي رابطه زير را براي تعيين ظرفيت باربري نهايي پي نواري شكل پيشنهاد نموده است :

اين رابطه :                                     ( 2 -3)          +CN_C+qN_qγB Nγq_f=1/2

γ : وزن مخصوص خاك ريز پي

B : عرض پي

C : مقاومت چسبندگي خاك

q : فشار سربار ناشي از وزن خاك بالاي تراز باربر پي

N_q , N_c , N_γ : ضرايب ظرفيت باربري (تابعي از زاويه اصطكاك داخلي خاك) مي­باشد.

2-3- ظرفیت باربری خاکهای حفره دار:

فهرست مراجع :

[1]. Christopher,  B.R.  and Holtz,  R.D.  (1985),  “Geotextile Engineering

Manual”,United States Department of Transportation, Federal Highway Administration, Washington DC, Report No. FHWA-TS-86/203, 1044p.

[2]. Yeimoglu,T.,Wu,J.T.Hand saglamer,A(1994).”Bearing Capacity of Rectangular Footing on Geogrid-Reinforced sand”.Journal of Geotechnical Eng., ASCE, Vol,120,No.12,pp 2083-2099.

[3]. Baus,R.L, and Wang,M.C,M.(1983),”Bearing Capacity of Strip Footings Above Void”, Journal of Geotechnical eng., ASCE, Vol.109,No.1,January 1983,pp.1-14.

[4]. Wang, M.C.and Badie,A.(1985),”Effect of Underground Void on Foundation Stability”, Joumal of Geotechnical eng., ASCE, Vol.111.No. 8,August 1985,pp.1008-1119.

 [5]. Binquet,J.,and Lee,K.L.(1975a),”Bearing Capacity Tests on Reinforced Earth Slabs”, Journal of Geotechnical Eng.Div., ASCE, Vol,101,No.12,pp 1241-1255.

[6].Fragaszy,R.,and Lawton,E.(1984),”Bearing Capacity of Reinforced sand subgrades”,Journal of Geotechnical Eng., ASCE, Vol,110,No.10,pp 1500-511.

[7].Gudio,V.A., Chang,D.K.,and sweency.M.A.(1986),”Comparison of Geogrid and Geotextile Reinforced Earth slabs”,Canadian Geotechnical Journal,No. 23,pp435-440.

[8].Akinmusuru, J.O., and Akinbolade,J.A.(1981),”Stability of Loaded Footing on Reinforced Soil”, Journal of Geotechnical Eng. Div., ASCE, Vol,107,No.6,pp 819-827.

[9].Huang,C.C.,and Tatsuoka,F.(1988),”Prediction of Bearing Capacity in Level Sandy Ground Reinforced with strip Reinforcement”,Proceeding International Geotechnical Symposium Theory and Practice of Earth Reinforcement, Balkema, Fukuoka, Kyushu, Japan,pp.191-196.

 [10].Khing,K.H.,Das,B.M.,Puri,V.K,Yen,S.C.,andCook,E.E.(1994), “Foundation on Strong Sand Underlain by Weak Clay with Geogrid at the Interface”,journal of  Geotextile and Geomembranes, Vol,13,No.3,pp 199-206.

 [11].Takemura,J., Okamura,M., Suesmasa,N., Kimura,T. (1992), “Bearing Capacity and Deformations of sand Reinforced with Geogrid” . Proceeding Eath Reinforcement Practice, Balkema, Fukuoa, Kyushu, Japan,pp.695-700.

[12].Omar,M.T.,Das,B.M.,Yen,S.C.,Puri,V.K.and Cook,E.E. (1993) “Ultimate Bearing capacity of Rectangular Foundations on Geogrid-Reinforcement sand”,Geotechnical Testing Joumal, Vol,15,No.2,pp 246-252.

[13]. Christopher,  B.R.  and Holtz,  R.D.  (1985),  “Geotextile Engineering

Manual”,  United States Department of Transportation, Federal Highway Administration, Washington DC, Report No. FHWA-TS-86/203, 1044p.

[14]. Mannsbart, G. and Christopher, B.R. (1996), “Long-term Performance of Nonwoven Geotextile F ilters in Five Coastal and Bank Protection Projects”, Proceedings of the 10th Geosynthetics Research Institute Conference on Performance of  Geosynthetics and Geosynthetic  Related Systems, Philadelphia, Pennsylvania, pp. 26-38.

[15]. Bhatia,  S.K. AND Suits,  D.,  (1996),  “Geotextile Filters and Prefabricated Drainnage Geocomposites”, American Society for Testing and methods, STP 1281, PA, USA.

[16]. US Army Corp of Engineers (1977), “Civil Works Construction Guide Specification for Plastic Filter Fabric”, Corps of Engineer, U.S. Army Corps of Engineer Specifications No. CW- 02215, Office, Chief, Chiefer of Engineers, U.S Army Corp of Engineers, Washington, D.C.

[17].  Maharaj D.K., (2003). ‘‘Nonlinear finite element analysis of stip footing on reinforced clay.’’ The Electronic Journal of Geotechnical Engineering, Vol.8, Bundle C.

 [18]. Ingold, T.S., and Miller, K.S., (1992), ‘‘Analytical and laboratory Investigaion of reinforced clay.’’ Proceedings of the 2nd International Conference on Geotextiles, Vol.3,pp. 587-592.

[19].  Khing, K.H., Das, B.M., Puri, V.K., Cook, E.E., and Yen, S.C., (1993), ‘‘The bearing capacity of a strip foundation on geogrid reinforced sand.’’ Geotextiles and Geomembranes, Vol.12, pp. 351-361.

[20]. John, N.W.M., Geotextile, First Pub, Chapman and Hall, U.S.A., [21].Bauer, G.E(1987 )  ., Control of Settlment Using Geogrids, Proceeding of the Conference on Vertical and Horizontal Deformations of Foundations and Embankments, ASCE, Vol.1, (1994)

 [22].Bauer, G.E, (1994)., Control of Settlment Using Geogrids, Proceeding of the Conference on Vertical and Horizontal Deformations of Foundations and Embankments, ASCE, Vol.1.

[23].  Michalowski, R.L., April (2004), ‘‘Limit loads on reinforced foundation soils’’, Journal of Geotechnical and Geoenviromental Enginering, ASCE, Vol.130, No.4, pp. 381-390.

[24].  Omar, M.T., Das, B.M., Yen, S.C., Puri, and Cook, E.E., (1993a), ‘‘Ultimate bearing  pacity of rectangular foundations on geogrid-reinforced sand.’’ Geotechnical Testing Journal,ASTM,Vol.16, No.2, pp. 246-252.

]25[.عساكره ، عادل ، بررسي آزمايشگاهي رفتار بار – نشست پي هاي نواري مستقر بر خاك                                                       مسلح با ژئوگريد بر روي حفره ، 1388، كنگره بين المللي مهندسي دانشگاه شيراز.

]26[.نورزاد، رضا ، پايداري خاك مسلح با ژئوتكستايل واقع بر يك حفره زير زميني ، 1388، كنگره بين المللي مهندسي دانشگاه شيراز.

[27]. PLAXIS (2005) PLAXIS Version 8.2, Reference   manual, Web: http://www.plaxis.nl.com

Abstract

   In this research, stability of geogrid-reinforced soil located on a sinkhole was studied using plaxis software. Also, effect of various factors  such as number of geogrid layers, length of geogrid layers, stiffness of geogrid layers, optimum location of geogrid layers under-foundation and effect of location of under-foundation on bearing capacity were studied. reinforcement can improve bearing capacity of soil significantly. Also, on increasing No. of geogrids layers, and length of geogrid layer amount of settlement is decreased. Therefore, on increasing geogrid length, bearing capacity ratio (BCR) is increased. For soil with specific characteristic, it has an optimum placement location for first layer of geosynthetic, where minimum settlement and maximum bearing capacity is observed at that place. As a whole, on increasing value of axial stiffness(EA), value of settlement is decreased. On increasing EA of geogrid, BCR is increasing. Studying effect of sinkhole location under foundation showed that, placement of sinkhole at depth more than 3B(B being width of foundation), increasing rate of settlement is controlled and settlement value is constant.

Key words: reinforced soil, geogrid, sinkhole, finite element,settlement

 

 Islamic Azad University
(Central Tehran Branch)

Master Thesis (M.sc)
Civil Engineering – Soil Mechanics and Foundation

Title:

Improving bearing capacity of granular soil with            sinkholes below mat foundation with geosynthetic

Supervisor:
Mehdi Siavash Nia Ph.D

Advisor:
Mohammad Ali Arjmand Ph.D

 

By:
…………………

 

Summer 1392

[1] – Bearing Capacity Ratio

[2]– Geosynthetic