تحلیل پایداری شیروانی با استفاده از پارامتر حالت

ارزیابی ضریب اطمینان در مهندسی ژئوتکنیک از اهمیت خاصی برخوردار است. اما روش های قدیمی و متداول در طراحی معمولا ً یا از مقاومت حداکثر (peak strength of soil) که منجر به پیش بینی بالای ضریب اطمینان می گردد و یا از مقاومت پسماند (residual strength) که منجر به پیش بینی بیش از حد پایین ضریب اطمینان می گردد، استفاده می کنند. عدم توانایی در مدل کردن دقیق رفتار مقاومتی خاک و در نتیجه خطای محاسباتی منجر به بروز چنین اختلافاتی در محاسبه ی ضریب اطمینان می شود. از اینرو بایستی عوامل موثر بر مقاومت خاک به خوبی شناسایی شده و به نحو شایسته ای به صورت یک مدل مناسب به کار گرفته شود. بسیاری از مدل های موجود، نمونه هایی از یک نوع ماسه با چگالیهای مختلف را به عنوان خاکهای مختلف در نظر می گیرند. برگزیدن چنین رویکردی منجر به نیاز به تعیین مجموعه ای از پارامترها برای یک نوع خاک می شود و ازسوی دیگر هیچ کنترل قاطعی بر تغییر حالت در طی بارگذاری وجود ندارد. بنابراین انتخاب یک مدل رفتاری مناسب به صورتی که تمامی حالات رفتار خاک را در تمامی محدوده های تنش و دانسیته های مختلف دربر گیرد، ضروری به نظر می رسد. چارچوب مدل های حالت بحرانی به خوبی نیاز به این مدل جامع را برآورده می کند. نمونه های شل و اشباع ماسه در بارگذاری زهکشی نشده رفتار انقباضی و نمونه های متراکم و اشباع ماسه، رفتار اتساعی از خود نشان می دهند. دانسیته اولین پارامتر موثر بر رفتار خاک است. دومین پارامتر و البته با اهمیت تنش موثر می باشد. تراز تنش همه جانبه موثر بر نمونه نیز مستقیماً روی رفتار کلی آن تأثیرگذار است. همچنین ماسه چه شل باشد و چه متراکم، در کرنش های بزرگ به وضعیتی خواهد رسید که تحت مولفه های تنش برشی و همه جانبه و حجم نمونه ثابت تغییر شکل می دهد. این حالت نهایی توسط روسکو و دیگران حالت بحرانی نامگذاری شده است. تلاش برای مدل کردن رفتار ماسه در چارچوب مدل های حالت بحرانی مکانیک خاک با استفاده از پارامتر حالت که نسبت تخلخل و تنش همه جانبه کنونی ماسه را به نسبت تخلخل و تنش همه جانبه حالت بحرانی مربوط می کند، باعث بهبود این مدلها و نزدیکی آنها به واقعیت خواهد شد. در نتیجه نیاز به تلاش برای استفاده ی کاربردی از مدل های رفتاری تابع پارامتر حالت ضرورت خود را نشان می دهد. در این کار تحقیقاتی مدل رویه حدی به دلیل جامعیت و توانایی مدل در مدل کردن انواع بارگذاری به عنوان مدل اصلی انتخاب شده است. در ادامه مدل رویه حدی به صورت یک مدل رفتاری ساده برای بارگذاری زهکشی نشده ماسه، ساده شد. مدل ساده شده با استفاده از سه پارامتر حالت اصلاح شده و ساختار نهایی مدل رویه حدی اصلاح شده ارائه گردد. در مدل ارائه شده نهایی از سه پارامتر حالت جهت کالیبره کردن رفتار ماسه تا پیش از رسیدن به خط گسیختگی استفاده شده است. روش اصلاحی به طور کاملاً مستقل رفتار ماسه را در بارگذاری زهکشی نشده مدل می کند. در پایان مدل نهایی به صورت ماتریسی جهت اعمال به برنامه plaxis ارائه شد. و ماتریس سختی و ماتریس سختی الاستیک ارائه گردیده است. روابط ارائه شده قابل استفاده به عنوان مدل رفتاری با قابلیت مناسب مدل کردن رفتاری ماسه در طراحی شیروانی در بارگذاری های استاتیکی زهکشی نشده در برنامه plaxis می باشند.