بررسی تغییرات فشار جانبی خاک وارد بر دیوارهای دیافراگمی در حین زلزله

شناخت رفتار دیوارها در مجاورت محیط های دیگر از جمله محیط های خاکی به لحاظ طراحی بهینه و اقتصادی دیوارها حائز اهمیت می باشد و از نظر ژئوتکنیکی، مقدار ونحوه توزیع فشارهای جانبی خاک که بر دیوار وارد می شوند، در شرایط گوناگون مثل زلزله، باید کاملاً شناسایی شوند. در دیوارهای صلب، مسأله اندرکنش خاک- سازه نسبتاً ساده می باشد اما با افزایش انعطاف پذیری دیوار به خاطر تغییر شکل غیر یکنواخت و غیر خطی دیوار و تغییرشکلهای محیط خاکی مجاور دیوار، الگوی توزیع فشار جانبی خاک پیچیده تر می گردد. پیچیدگی اندرکنش خاک- سازه، علاوه بر انعطاف پذیری دیوار، به ساختار خاک، تعداد ردیفهای مهار و نوع سیستم نگه دارنده نیز بستگی دارد. با پیشرفت محاسبات عددی نظیر اجزاء محدود، تحلیل های عددی جایگزین مناسبی برای تحلیل های کلاسیک به شمار می آیند. در این تحقیق سعی بر آن شده است تا تغییرات فشار جانبی 4 خاک متفاوت در شرایط زلزله (دو شتابنگاشت مختلف) بوسیله مدل های رفتاری موهر-کولمب و خاک سخت شونده به کمک برنامه المان محدود plaxis بررسی شود و سپس با نتایج بدست آمده از روش تحلیلی مونونوبه-اوکابه مقایسه شوند. همچنین در انتها به بررسی تغییرات فشار جانبی خاک در ایستگاه کارگر قطار شهری اهواز بوسیله دو مدل رفتاری مذکور به کمک برنامه plaxis پرداخته ایم. با بررسی نتایج، مشاهده شد که نتایج بدست آمده از روش مونونوبه-اوکابه محافظه کارانه بوده و از مقادیر بدست آمده از روش عددی بیشتر می باشد. دلایل این امر به مفروضات ساده کننده ای که مونونوبه و اوکابه در نظر گرفتند بر می گردد. همچنین در خاک های ماسه ای تغییر شکل های پلاستیک در تراز های پایین تر رخ می دهد و تفاوت بین مقادیر فشار جانبی در حالت استاتیک و پس از پایان بارگذاری دینامیکی در این نقاط بیشتر است، اما در خاک های ریزدانه بعلت بروز ترک کششی و اینکه تغییر شکل های پلاستیک در ترازهای بالاتر رخ می دهد، تفاوت بین این مقادیر در ترازهای بالاتر بیشتر است. تغییرات فشار جانبی استاتیک و محدوده تغییرات فشار دینامیک خاک در مدل خاک سخت شونده بیشتر از مدل موهر-کولمب می باشد. همچنین در نتایج بدست آمده از مدل موهر-کولمب مشاهده شد که مقادیر فشار جانبی حین زلزله و پس از آن در خاک های ریزدانه از خاک های درشت دانه بیشتر می باشد، ولی نتایج بدست آمده از مدل خاک سخت شونده نشان داد که این مقادیر در خاک های سست ونرم از خاک های متراکم و سفت بیشتر می باشد، به این دلیل که در مدل خاک سخت شونده، سختی خاک به صورت غیر خطی به تراز تنش وابسته است و خاک زودتر به حالت پلاستیک وارد می شود. بنابراین پیشنهاد می گردد تا در آنالیز های عددی فشار جانبی (به خصوص خاک های نرم و سست) از مدل های با رفتار سخت شدگی کرنشی استفاده شود. مقایسه بین نتایج دو شتابنگاشت نشان داد که وجود شتاب عمودی در زلزله باعث می شود که نیروی وزن رو به پایین به اندازه نیروی لختی افزایش پیدا کند و فشار بیشتری در ترازهای پایین به دیوار وارد شود. همچنین بررسی ایستگاه کارگر قطار شهری اهواز نشان داد که در لایه ای که ماسه سیلتی شل قرار دارد بیشترین افزایش فشار جانبی خاک در حین زلزله و پس از آن رخ می دهد.