بررسی آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی خاک : پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش خاک وپی

بررسی آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی خاک : پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش خاک وپی

پایان نامه ای که معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته عمران  و با عنوان بررسی آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی خاک در ۱۲۰ صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب عمران  قرار گیرد.

چکیده بررسی آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی خاک:

مقاومت قوسی خاک یکی از پدیده­ های مهم در مسائل ژئوتکنیکی از قبیل سازه ­های زیرزمینی، تونل­ها، شمع­ های سرباز، دیوارهای حائل و غیره، می­باشد. تئوری آرچینگ حدود ۱۵۰ سال پیش شناخته شد. تحقیقات در حقیقت به‌صورت پراکنده و اغلبنسبت به یک ناحیه­ ی خاص که از اهمیت ویژه­ای در آن نقطه زمانی داشته است، می­باشد. در سال ۱۹۴۳عمومی ­ترین تعریف قابل‌قبول برای پدیده قوسی توسط ترزاقی ارائه گردید، به‌طور خلاصه اگر قسمتی از دریچه­ ی صلب توده ­ی خاک رو به پایین حرکت کند، خاک مجاور، با توجه به باقی‌مانده از توده خاک، حرکت می‌کند.

در این پایان‌نامه با ساخت جعبه­ ای با دریچه­ های متغیر که قابلیت جابجایی دارند، در محیط آزمایشگاهی سعی شده حرکت دریچه در راستای افق بوده و پدیده ­ی قوسی خاک بر روی دو نوع ماسه در این حالت مورد بررسی قرار گیرد. سپس میزان خاک جابجا شده، شکل و سطح گسیختگی اندازه­ گیری شده وتغییرات تنش در پشت دیوار به نسبت عرض آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک نمونه از آزمایش­های انجام شده در محیط نرم ­افزار عددی PLAXIS مدل شده و مورد مقایسه قرار گرفته است. درنهایت می­توان دید که سطح گسیختگی غیره­ خطی بوده و توزیع تنش در پشت دریچه به‌شدت به عرض دیوار بستگی داردکه. با افزایش عرض دریچه عرض گسیختگی افزایش می­یابدکه با میل عرض دریچه به بینهایت سطح گسیختگی منطبق بر سطح گسیختگی تئوری می­شود؛ودرنهایت مشاهده می­شود، خاک پشت دریچه از خود مقاومت قوسی نشان می­دهد.

 

 

مقدمه

وجود هرگونه سازه در داخل توده­­ ی زمین باعث تغییر در توزیع تنش[۱] در محل شده و انتظار می­رود که این تغییر نیرو بر سازه تأثیر بگذارد. علاوه بر این زمین واقع در مجاورت یک سازه می­تواند تا حد زیادی ظرفیت باربری آن را در مقایسه با سازه­ی مشابه غیره­مدفون افزایش دهد. در طراحی سازه­ هایی از قبیل تونل­ها، گودال­ها، مجاری آب­های زیرزمینی و غیره نمی­توانند از آیین­ نامه ­های موجود برای سازه­ هایی که بر روی زمین احداث می‌شوند، تبعیت کنند. سه عامل اصلی برای تصمیم­ گیری این‌که چه سطح از تنش تغییر می­کند (مک نالتی[۲]، ۱۹۶۵): خواص فیزیکی سازه، رفتار بار-تغییرشکل سازه، خواص زمین اطراف سازه به‌خصوص قابلیت انتقال نیروها می­توان اشاره کرد. این روند که باعث می­شود، تنش­ها بر یا به اطراف سازه­ی مدفون شده در خاک از میان تنش­های برشی ناشی از جابجایی­ های مرتبط انتقال پیدا کنند پدیده قوسی یا همان Arching گویند.

 

اهداف تحقيق

اهداف كلي

بررسيآزمایشگاهی و عددی مقاومت قوسی خاک

اهداف جزئي

۱-به دست آوردن سطح گسیختگی واقعی به هنگام جابجایی دریچه.

۲-اثبات وقوع مقاومت قوسی در خاک تحت جابجایی افقی دریچه

۳-بررسی رابطه عرض دریچه و توزیع تنش در پشت دریچه

۴-بررسی نسبت تنش در پشت دریچه

 

فهرست مطالب

 

فصلاول:کلیات پژوهش

۱-۱-مقدمه ۲

۱-۲-بيانمسئله ۱۷

۱-۳-اهداف تحقيق ۱۸

۱-۳-۱-اهداف كلي  ۱۸

۱-۳-۲-اهداف جزئي ۱۸

 

فصلدوم:تئوری­های مربوط به فشارجانبی خاک رویدی وارحائل

۲-۱-مقدمه ۲۰

۲-۲-فشارجانبي خاك درحالت سكون ۲۱

۲-۳-نظريه فشارخاك رانكين ۲۴

۲-۳-۱-فشارجانبی محرک خاك رانكين ۲۵

۲-۳-۲-فشارجانب يمقاوم خاك رانكين ۲۷

۲-۴-نظريه فشارخاك كولمب ۳۱

۲-۴-۱-فشارجانبي محرك خاك كولمب ۳۰

۲-۴-۲-فشارجانبي مقاو مخاك كولمب ۳۴

۲-۴-۳-روش ترسيمي محاسبه فشارخاك محرك كولمب ۳۵

۲-۴-۴-روش ترسيمي محاسبه فشارمحرك خاك باخاک‌ریز چسبنده ۳۸

۲-۵-فشارجانبي خاك براساس روش­هاي تحليل سايرمحققان ۴۳

۲-۶- فشارجانبي خاك براساس وزن توده ۴۴

 

فصل سوم:تئوری آرچینگ ترزاقی

۳-۱-مقدمه ۴۷

۳-۳- تئوری آرچینگ ۵۰

 

فصل چهارم:آزمایشات و مدل­سازی عددی

۴-۱-مقدمه ۵۹

۴-۲-مشخصات خاک مصرفی ۵۹

۴-۲-۱-منحنی دانه ­بندی ۵۹

۴-۲-۲-محاسبه زاویه­ ی اصطکاک داخلی (  ۶۱

۴-۲-۳-محاسبه وزن مخصوص (  ۶۲

۴-۳-مشخصات مدل فیزیکی ۶۳

۴-۴- مدل­سازی آزمایشگاهی ۶۴

۴-۴-۱-ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ۶۴

۴-۴-۲- ارتفاع ۲۰سانتیمتر ۷۲

۴-۴-۳- ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ۷۸

۴-۴-۴- مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از آزمایشات ۸۴

۴-۴-۵- بررسی درصد کاهش فشار در پشت دریچه ۸۷

۴-۵- مدل­سازی عددی ۹۱

 

فصل پنجم:بحث ونتیجه­ گیری

۵-۱- بحث ونتیجه­ گیری ۹۷

۵-۲-پیشنهادات ۹۸

فهرست منابع ومآخذ ۹۹

 

فهرست جدول­ها

جدول‏۲-۱: ضرایب فشارجانبی محرک خاک (کاک ووکریزل، ۱۹۴۸ ۴۳

جدول‏۴-۱: نتایج آزمایش دانه ­بندی ۶۰

جدول‏۴-۲: محاسبه ضریب یکنواختی و دانه ­بندی ۶۱

جدول‏۴-۳:محاسبه وزن مخصوص (  ۶۳

 

فهرست شکل­ها

 

شکل‏۱‑۱: آرچینگ محرک ۵

شکل ۱-۲: تراکم پذیر بودن سازه نسبت به خاک ۵

شکل ۱-۳: آرچینگ مقاوم ۶

شکل ۱-۴: تراکم­ پذیر بودن خاک نسبت به سازه ۷

شکل۱-۵:(a) جریان خاک به سمت تونل کم ­عمق زمانی که تسلیم در توده خاک رخ می­دهد ۹

شکل۱-۵:(b)پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل ۹

شکل۱-۶: تسلیم شدن در خاک به دلیل حرکت رو به پایین در پایه ۹

شکل۱-۷:(a) ناحیه تسلیم در خاک زمانی که تونل در عمق بزرگی قرار می­گیرد، (b) پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل ۱۰

شکل۱-۸: شمع ­های ردیفی ۱۱

شکل۱-۹: شمع ­های مماس به هم ۱۱

شکل۱-۱۰: نمایی از شمع دیوارها ۱۲

شکل۱-۱۱: (a) توزیع یکنواخت فشار محرک زمین،  که به‌طور پیوسته به دیوار اعمال می­شود. (b) توزیع مثلثی می­باشد که گاهی اوقات به شمع سرباز دیوارها وارد می­شود ۱۲

شکل۱-۱۲: الف) دیوار حائل وزنی، ب) دیوار حائل نیمه وزنی  ۱۳

شکل۱-۱۳: دیوار حائل طره­اي ۱۴

شکل۱-۱۴: ديوارحائل پشت‌بنددار ۱۵

شکل۱-۱۵: اندرکنش خاک و سازه هنگام زلزله ۱۶

شکل ۲-۱: فشارجانبی خاک روی دیوارحائل درشرایط سکون ۲۲

شکل ۳-۱: گسیختگی در ماسه چسبنده قبل از آرچینگ (a)، گسیختگی به دلیل حرکت رو به پایین مقطعی نازک و دراز از لایه ­ای از ماسه (b)، توسعه دادن جزئیات دیاگرام (a); (c)، گسیختگی برشی در ماسه به دلیل تسلیم ساپورت جانبی با دوران حول بالا ۵۰

شکل ۳-۲:دیاگرام فرض شده برای محاسبه فشار ماسه بین دو سطح عمود لغزش ۵۱

شکل ۳-۳:نمایشی از نتایج محاسبات ۵۳

شکل ۳-۴:نمایشی از نتایج محاسبات ۵۵

شکل ۴-۱: منحنی دانه­ بندی ۶۰

شکل ۴-۲: آزمایش تعیین زاویه اصطکاک داخلی (  ۶۲

شکل ۴-۳: (الف)، پرسپکتیوی از ابعاد باکس (ب)، نمایی از دریچه ­های باکس ۶۴

شکل ۴-۴: آزمایش با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ۶۵

شکل ۴-۵: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۲ سانتیمتری ۶۶

شکل ۴-۶: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۴ سانتیمتری ۶۶

شکل ۴-۷: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۶ سانتیمتری ۶۷

شکل ۴-۸: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۸ سانتیمتری ۶۷

شکل ۴-۹: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۵۰ سانتیمتری ۶۸

شکل ۴-۱۰: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۲ سانتیمتری  ۶۹

شکل ۴-۱۱: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۴ سانتیمتری ۶۹

شکل ۴-۱۲: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۶ سانتیمتری ۷۰

شکل ۴-۱۳: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۸ سانتیمتری ۷۰

شکل ۴-۱۴: گسیختگی خاک با ارتفاع ۱۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۵۰ سانتیمتری ۷۱

شکل۴-۱۵: نمونه­ای از شکل گسیختگی ۷۱

شکل ۴-۱۶: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۲ سانتیمتری ۷۲

شکل ۴-۱۷: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۴ سانتیمتری ۷۳

شکل ۴-۱۸: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۶ سانتیمتری ۷۳

شکل ۴-۱۹: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۸ سانتیمتری ۷۴

شکل ۴-۲۰: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۵۰ سانتیمتری ۷۴

شکل ۴-۲۱: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۲ سانتیمتری ۷۵

شکل ۴-۲۲: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۴ سانتیمتری ۷۵

شکل ۴-۲۳: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۶ سانتیمتری ۷۶

شکل ۴-۲۴: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۸ سانتیمتری ۷۶

شکل ۴-۲۵: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۰ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۵۰ سانتیمتری ۷۷

شکل۴-۲۶: گسیختگی خاک ناشی از جابجایی دریچه ۷۸

شکل ۴-۲۷: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۲ سانتیمتری ۷۹

شکل ۴-۲۸: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۴ سانتیمتری ۷۹

شکل ۴-۲۹: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۶ سانتیمتری ۸۰

شکل ۴-۳۰: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۸ سانتیمتری ۸۰

شکل ۴-۳۱: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۵۰ سانتیمتری ۸۱

شکل ۴-۳۲: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۲ سانتیمتری ۸۱

شکل ۴-۳۳: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۴ سانتیمتری ۸۲

شکل ۴-۳۴: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۶ سانتیمتری ۸۲

شکل ۴-۳۵: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۸ سانتیمتری ۸۳

شکل ۴-۳۶: گسیختگی خاک با ارتفاع ۲۵ سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه ۵۰ سانتیمتری ۸۳

شکل۴-۳۷: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع ۱۵ سانتیمتری ۸۴

شکل۴-۳۸: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع ۲۰ سانتیمتری ۸۵

شکل۴-۳۹: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع ۲۵ سانتیمتری ۸۵

شکل۴-۴۰: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع ۱۵ سانتیمتری ۸۶

شکل۴-۴۱: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع ۲۰ سانتیمتری ۸۶

شکل۴-۴۲: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع ۲۵ سانتیمتری ۸۷

شکل ۴-۴۳: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع ۱۵ ۸۸

شکل ۴-۴۴: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع ۲۰ ۸۸

شکل ۴-۴۵: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع ۲۵ ۸۹

شکل ۴-۴۶: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع ۱۵ ۸۹

شکل ۴-۴۷: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع ۲۰ ۹۰

شکل ۴-۴۸: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع ۲۵ ۹۰

شکل ۴-۴۹: مش­بندی صورت گرفته توسط نرم ­افزار ۹۱

شکل ۴-۵۰: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه ۲ سانتیمتری ۹۲

شکل ۴-۵۰: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه ۴ سانتیمتری ۹۳

شکل ۴-۵۰: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه ۶ سانتیمتری ۹۴

شکل ۴-۵۰: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه ۸ سانتیمتری ۹۴

 

مراحل خرید فایل دانلودی
اگر محصول را می پسندید لطفا آنرا به اشتراک بگذارید.

دیدگاهی بنویسید

0