بررسی پارامتریک اثر شمع بر پایداری شیروانی های خاکی

کنترل پایداری شیروانی های خاکی همواره به عنوان یکی از مباحث مهم علم مکانیک خاک مورد توجه پژوهشگران بوده است. یکی از معضلات اساسی در کنترل پایداری شیروانی ها، وقوع پدیده ی زمین لغزش و جنبش توده ای می باشد که در کشور ایران به دلیل تنوع زمین شناسی و اقلیمی آن به وفور رخ می دهد. جابجایی و لغزش توده ی زمین در اثر عوامل گوناگونی پدید می آید که موجب ضرر و زیان های فراوان با پیامدهای اقتصادی و اجتماعی ناگوار می شود، به همین دلیل پایدارسازی شیروانی ها به منظور کنترل و تثبیت زمین لغزش ها حائز اهمیت فراوانی خواهد بود. یکی از راهکارهای کنترلی و پیشگیرانه در پایدارسازی شیروانی ها که استفاده از آن اغلب بدون ایجاد اختلال در تعادل شیروانی امکان پذیر می باشد، استفاده از شمع های مقاوم در تقویت درجای زمین است. در این پژوهش عملکرد شیروانی مسلح شده با شمع، با استفاده از تحلیل همبسته و شیوه ی کاهش مقاومت برشی در نرم افزار اجزاء محدود abaqus مورد مطالعه قرار گرفت. در ابتدا مدل سازی دقیق یکی از مطالعات پیشین انجام شد و صحت مدل سازی با استفاده از مقایسه ی نتایج بدست آمده تأیید گردید؛ سپس ضمن تحلیل رفتار شمع در حالات مختلف، مطالعات پارامتریک با تغییر مشخصات هندسی و مقاومتی این مجموعه مانند شرایط سر شمع، مکان قرارگیری شمع، طول شمع، نسبت فاصله به قطر شمع ها، سختی خمشی شمع، ویژگی های خاک و زاویه ی شیب انجام شده و میزان تأثیر هر کدام بر تغییرات ضریب اطمینان پایداری شیروانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داده اند که به دلیل سازوکار گسیختگی متفاوت ایجاد شده در شیروانی، سطح عملکرد شمع ها با شرایط سر گوناگون یکسان نخواهد بود؛ به نحوی که شرایط سر مفصلی و سر گیردار تأثیرگذارتر بوده و شرایط سر آزاد نیز دارای کمترین تأثیر است. صرف نظر از شرایط سر شمع، پیشرفت حداکثری ضریب اطمینان در حالتی که شمع در مرکز شیروانی قرار گرفته باشد رخ خواهد داد. کاهش فاصله ی بین شمع ها منجر به افزایش مقادیر ضریب اطمینان و طول بحرانی شمع که بعد از آن ضریب اطمینان ثابت باقی می ماند، خواهد شد. افزایش سختی خمشی شمع بتنی موجب ارتقاء سطح عملکرد شمع ها با سر آزاد و سر غیرچرخشی می شود؛ درحالیکه تأثیری بر عملکرد شمع ها با سر مفصلی و سر گیردار نخواهد گذاشت. نرخ رشد ضریب اطمینان حداکثر با افزایش میزان چسبندگی از 5 به 15 کیلوپاسکال ابتدا افزایش یافته و سپس روند صعودی آن تقریباً متوقف می شود. همچنین با افزایش زاویه ی شیب نیز از مقدار این نرخ کاسته خواهد شد؛ این بدین معنی است که در شیروانی ها با شیب کمتر، کاربرد شمع های پایدارکننده تأثیرگذارتر می باشد.