با توجه به گسترش استفاده از تونل ها در نواحی شهری و لزوم استفاده از تونل ها در نواحی شهری به منظور برطرف نمودن مشکلات ترافیکی و نیز محدودیت دسترسی به منظور انجام حفاری ها در نقاط دور از دسترس، نیازمند استفاده از تونل های دسترسی می باشیم که با تونل اصلی مورد نظر متقاطع خواهند بود. با توجه به شرایط رفتاری تونل در ناحیه تقاطع، این نواحی دارای اهمیت بوده و به همین منظور نیازمند استفاده از مدل سه بعدی به منظور بررسی صحیح شرایط توزیع تنش در اطراف تقاطع خواهیم بود. با توجه به اینکه شرایط مرزهای مدل در بررسی رفتار تنش در اطراف تقاطع دارای اهمیت می باشد، بنابراین سعی می شود که ابعاد موثری از مدل تعریف شده که با بررسی نحوه تاثیر محدوده حفاری در شرایط تنش مرزها، فاصله مناسب را تعیین خواهیم نمود. همچنین با بررسی نوع اتصال سازه ی مهاری تونل اصلی و دسترسی در ناحیه تقاطع، نوع رفتار اتصال گیردار سازه و اتصال مفصلی آن بررسی شده که با توجه به نتایج بدست آمده مشاهده شد با استفاده از اتصال مفصلی، امکان استفاده از سازه مهاری بهینه تر موجود می باشد و نیز به منظور تطبیق بیشتر خروجی ها و بررسی رفتار خاک، از داده های رفتار سنجی استفاده گردید و پارامترهای خاک مورد استفاده با توجه به آزمایش های درجا اصلاح گردید.

تراوش یا نفوذ آب در خاکهای غیراشباع یک رغبت درازمدت برای مطالعه در مهندسی ژئوتکنیک بوده است و تعیین ضریب نفوذپذیری خاکهای غیراشباع به طور قابل توجه ای افزایش یافته است. اگرچه رنج وسیع در ضریب نفوذپذیری به عنوان یک مانع اصلی در آنالیز مسائل تراوش در آمده است. ضریب نفوذپذیری خاک غیراشباع مانند اشباع ثابت نیست. آن می تواند با تغییر در درصد رطوبت خاک زیاد متغیر باشد. تغییرات درصد رطوبت می تواند تغییری در مکش بافتی خاک ایجاد کند. نسبت میان درصد رطوبت و مکش بافتی منحنی مشخصه آب-خاک می نامند. روشهای تعیین ضریب نفوذپذیری می تواند به روش مستقیم و غیر مستقیم طبقه بندی شود. اندازه گیری مستقیم ضریب نفوذپذیری خاک غیراشباع می تواند در آزمایشگاه به خوبی زمین انجام شود. اندازه گیری های آزمایشگاهی معمولاً نسبت به اندازه گیری های زمینی ترجیح داده می شود. زیرا اندازه گیری های زمینی هزینه بالاتر و ابهامات بیشتری دارد. یکی از قدیمی ترین و عمومی ترین روشهای آزمایشگاهی برای اندازه گیری ضریب نفوذپذیری غیراشباع روش هد ثابت از روشهای حالت پایدار است. این پایان نامه تعیین تابع نفوذپذیری توسط روش مستقیم ارائه می دهد. برای انجام آزمایشها نفوذپذیری یک دستگاه نفوذسنج جدید مختص انجام این آزمایشها ساخته و طراحی شده است. ضریب نفوذپذیری آب در برابر مکش بافتی برای سیکل تر و خشک برای ترکیب ماسه-کائولین با استفاده از دستگاه نفودسنج جدید بدست آمده است. فاکتور های تاثیر گذار در اندازه گیری همچون گرادیان هیدرولیکی، ارتفاع نمونه ، فشار محدود کننده و هیسترسیس در این پایان نامه توصیف و بحث شده است. تغییر در میزان جریان ورودی و خروجی با استفاده از دستگاه اتوماتیک اندازه گیری تغییر حجم ثبت شده، که این برای بدست آوردن ضریب هیدرولیکی غیراشباع نمونه خاک استفاده می شود. ضریب هیدرولیکی از مرتبه 11-10متر بر ثانیه با استفاده دستگاه نفوذسنج جدید اندازه گیری شده است.

نشت نفت خام از لوله های مخازن و پالایشگاه های مربوط به صنعت نفت و نیز فوران طبیعی نفت در برخی مناطق و نفوذ آن به خاک اطراف و زیر پی سازها باعث تغییراتی در خصوصیات ژئوتکنیکی آن می شود. هر تغییری در مشخصات مهندسی لایه خاک می تواند منجر به کاهش ظرفیت باربری و افزایش نشست کلی و نسبی پی سازه ها شود. در گذشته مطالعات محدودی در ارتباط با خواص فیزیکی و شیمیایی خاک های آلوده به نفت انجام شده است که تعدادی از آنها با توجه به اصول مکانیک خاک کلاسیک به بررسی پارامترهای ژئوتکنیکی خاک های آلوده پرداخته اند. با پیشرفت علم محققین دریافتند که اصول مکانیک خاک کلاسیک جوابگوی بسیاری از مسائل نیست چون در مکانیک خاک کلاسیک خاک ها یا در حالت کاملاً اشباع بوده و تمامی فضای حفرات آنها توسط آب و یا یک سیال پر شده و یا اینکه تمام حفرات آنها با هوا پر شده است. پس نمی توان برا ی تحلیل مسئله از روابط مکانیک خاک کلاسیک استفاده نمود. در این تحقیق به بررسی مقاومت برشی نوعی خاک ماسه ای رس دار آلوده به نفت خام با توجه به متغیرهای درصد آلودگی، مکش بافتی و تنش نرمال ویژه پرداخته شد. برای این امر مجموعه ای از آزمایش های برش مستقیم غیر اشباع بر روی نمونه های خاک بازسازی شده در یک تراکم نسبی اولیه و درصد رطوبت مشخص انجام شد. به منظور کنترل نتایج نیز مجموعه ای از آزمایشات با شرایط اولیه مشابه توسط دستگاه معمول برش مستقیم صورت گرفت. همچنین به منظور بررسی بافت خاک و اثبات فرضیات به کار گرفته شده در توجیه نتایج، آزمایش sem نیز روی نمونه ی با بیشترین درصد آلودگی و نمونه ی غیر آلوده صورت گرفت. با توجه به نتایج بدست آمده از هر دو دسته از آزمایشات مشاهده گردید که مقاومت نهایی نمونه های خاک به درصد آلودگی، مقدار مکش بافتی و تنش تحکیمی وابسته می باشد.

تعدادی از مطالعات اخیر اثر الیاف را بر رفتار ژئوتکنیکی خاک های دانه ای بررسی کرده اند. ولی مطالعات روی تسلیح خاک رسی با الیاف بسیار کم می باشد. بنابراین در این تحقیق اثر الیاف بر روی رفتار ژئوتکنیکی لاینرهای رسی متراکم بررسی شده است. این تحقیق استفاده از الیاف پلی استر را در بهبود لاینرهای رسی متراکم ارزیابی می کند. نفوذپذیری و رفتار مکانیکی و حالت بحرانی خاک با توجه به تاثیر توام ابعاد نمونه و درصد الیاف مطالعه شده است. بر روی نمونه های مسلح و غیر مسلح به منظور تعیین پارامتر های نفوذپذیری و مقاومتی، آزمایش های نفوذپذیری، برش مستقیم و سه محوری صورت گرفت. آزمایش های سه محوری در حالت تحکیم یافته-زهکشی نشده در شرایط متفاوت انجام گردیدند. نمونه ها در دو قطر مختلف (5 و 7 سانتیمتر) در سلول سه محوری آزمایش شده و نتایج جهت نمایانگر شدن اثر تسلیح در بهبود خاک (برای مقایسه دو قطر) تحلیل شدند. نمونه ها با 0، 5/1، 3، 5/4 و 6 درصد الیاف مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمایش های تطبیقی بیانگر تکرارپذیری آزمایشات با دقت قابل قبول می باشد. نتایج نشان می دهند که نفوذپذیری خاک با اضافه شدن الیاف بیشتر می شود. مقاومت اوج و سختی اولیه لاینر های رسی متراکم با افزودن الیاف بسیار تغییر یافتند. مقاومت اوج با افزودن الیاف و بالا رفتن تنش همه جانبه افزایش یافته است. تسلیح با الیاف، شکنندگی خاک مورد مطالعه را کاهش داده است. با افزودن الیاف زاویه اصطکاک داخلی لاینر رسی متراکم مورد مطالعه افزایش یافته است.

علم مکانیک خاک غیر اشباع از جمله مباحث مطرح روز در مجامع علمی بین المللی در حیطه مهندسی ژئوتکنیک می باشد که سالیانه نتایج مطالعات و تحقیقات در این زمینه بصورت مقالات و کتب مختلف ارائه می گردد. با این وجود تقریباً مطالعات نسبتاً محدودی بر روی خاکهای غیر اشباع صورت گرفته است. تمامی روابطی که در حیطه خاکهای غیر اشباع بیان شده اند، بر پایه دو متغیر مستقل مکش بافتی و تنشهای ویژه می باشند. در اکثر این روابط توده خاک صلب فرض شده و از تاثیر پارامترهای مکش بافتی، نسبت تخلخل و درجه اشباع خاک صرفنظر شده است. در این پایان نامه به مطالعه رفتار مکانیکی یک نوع خاک ماسه ای رس دار با توجه به تاثیر توام متغیرهای درجه اشباع و مکش بافتی پرداخته شده است. برای مطالعه رفتار مکانیکی خاک مورد تحقیق مجموعه ای از آزمایشهای برش مستقیم در دو حالت کاملاً اشباع و غیر اشباع بر روی نمونه های مکعبی انجام شده است. آزمایشهای برش مستقیم اشباع در دو حالت تحکیم یافته زهکشی شده و تحکیم یافته زهکشی نشده در شرایط مختلف انجام شده و بر پایه نتایج بدست آمده پارامترهای مختلف رفتار مکانیکی، سختی برشی و رفتار تغییر حجمی خاک در حالت اشباع مورد مطالعه قرار گرفته اند. برای انجام آزمایشهای برش مستقیم غیر اشباع، یک دستگاه برش مستقیم غیر اشباع برای اولین بار در ایران با حمایت مالی معاونت پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس طراحی و ساخته شده است. امروزه دستگاههای برش مستقیم غیر اشباع توسط شرکتهای معدودی بطور انحصاری در برخی از کشورهای اروپایی تولید می-شوند. بیشتر دستگاههای برش مستقیم موجود در داخل کشور تنها قادر به انجام آزمایشهای برش مستقیم اشباع هستند و به همین دلیل تاکنون پژوهش و یا مطالعات آزمایشگاهی گسترده ای بر روی پارامترهای مکانیکی خاکهای غیر اشباع در داخل کشور انجام نگرفته است. اگر چه با توجه به امکانات صنعتی در داخل کشور و با داشتن یک طرح مناسب می توان گونه های مختلف دستگاههای برش مستقیم غیر اشباع را تولید نمود. از بارزترین موارد کاربردی این دستگاه، مطالعه رفتار مهندسی خاکهای بستر دریاها است که در واقع بدلیل وجود گازهای مختلف، خاک در اعماق بستر دریاها در حالت غیر اشباع قرار دارد. از جمله پروژه های مهم و استراتژیک که امروزه در اعماق بستر دریاها اجرا می شود، دفن زباله های هسته ای است. با توجه به دستیابی کشور ایران به انرژی هسته ای، در آینده ای نزدیک به اجرای پروژه های دفن زباله های اتمی در بستر دریاها نیاز مبرم خواهیم داشت. این موضوع و موضوعاتی از این قبیل، اهمیت طراحی و ساخت اینگونه دستگاهها را در داخل کشور نشان می دهد. با استفاده از این دستگاه تغییرات متغیرهای حالت تنش همچون تنشهای قائم ویژه، مکش بافتی، فشارهای آب و هوای حفره-ای، پارامترهای فازی درجه اشباع و نیز حجم آب و هوای حفره ای بطور مستقل در طول انجام آزمایشها کنترل و یا اندازه گیری شده-اند. آزمایشهای برش مستقیم غیر اشباع بصورت تحکیم یافته با مقدار آب ثابت در شرایط مختلف مکش بافتی، درجه اشباع و در تراکم نسبی ثابت انجام شده اند. بر پایه نتایج بدست آمده رفتار مکانیکی، سختی برشی، رفتار تغییر حجمی، تغییرات مکش بافتی و درجه اشباع خاک در حالت غیر اشباع بررسی شده اند.

تعیین ظرفیت باربری شمع ها از جمله مسائل مهمی است که همواره ذهن مهندسین ژئوتکنیک را به خود معطوف داشته است. اثر عواملی نظیر ناهمسانی محیط خاک در برگیرنده یک شمع، اجرای شمع، جنس شمع و شکل آن، تخمین صحیح ظرفیت باربری یک شمع را با مشکل همراه می سازد. آزمایش بارگذاری شمع به عنوان یک روش قابل اعتماد، میتواند در مراحل مختلف تحلیل، طراحی و اجرای شمع به منظور تعیین ظرفیت باربری محوری شمع به کار رود. از طرفی، آزمایش بارگذاری شمع با وجود دقت بالا، هزینه های زیاد و زمان انجام طولانی را برای پروژه های عمرانی تحمیل می کند و همین مساله باعث ایجاد محدودیت هایی در انجام این آزمایش می شود. بدین ترتیب پذیرش تحلیل های عددی در مسائل ژئوتکنیکی به تدریج در حال افزایش می باشد. در این میان مدل سازی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی روشی است که بر اساس داده ها و اطلاعات قبلی بوده و نیازی به ساده سازی و استفاده از ضرایب اطمینان بالا ندارد. در این تحقیق از دو نوع شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است. در ابتدا شبکه عصبی چند لایه پرسپترون، یکی از پرکاربردترین شبکه های عصبی، و در ادامه از شبکه های عصبی نروفازی بهره گرفته شد. در تمامی مدل ها از 4 پارامتر طول و قطر شمع، مدول الاستیسیته و زاویه اصطکاک داخلی خاک به عنوان ورودی و از ظرفیت باربری شمع به عنوان خروجی استفاده شده است. مدل ها از موفقیت قابل قبولی در پیش بینی ظرفیت باربری شمع ها بر خوردارند. برای افزایش میزان دقت در پیش بینی ظرفیت باربری، برای آموزش شبکه از آزمایش های واقعی شمع که در مرحله مطالعات ژئوتکنیک حوض خشک منطقه هرمزگان، توسط شرکت مهندسین مشاور پژوهش عمران راهوار صورت گرفته، استفاده شده است. با توجه نیاز به داده های بیشتر برای آموزش و تست شبکه، چندین آزمایش ظرفیت باربری شمع در ابعاد کوچک تر در آزمایشگاه انجام شد. برای انجام این آزمایشها از دستگاه ظرفیت باربری شمع، ساخته شده در دانشگاه تربیت مدرس، استفاده شد. مدل های مبتنی بر شبکه های عصبی، برخلاف مدل های رفتاری مرسوم توضیحی در مورد چگونگی اثر پارامتر های ورودی بر خروجی نمی دهند. در این تحقیق با آنالیز حساسیت بر روی ساختار بهینه مدل های معرفی شده در هر مرحله سعی شده است تا حدودی به این سوال پاسخ داده شود.

میخکوبی خاک یکی از پرکاربردترین روش های پایدارسازی دیواره های گودبرداری های عمیق می باشد که در سال های اخیر در ایران رواج یافته است. با توجه به مجاورت پروژه های شهری با سازه ها و تاسیسات گوناگون، مقدار تغییرشکل های دیواره های گود یکی از معیارهای اصلی بررسی عملکرد سیستم میخکوبی بکار رفته می باشد. از این رو روش های مختلف رفتارنگاری برای بررسی این تغییر شکل ها در حین گودبرداری و همچنین پس از اتمام ساخت دیواره بکار گرفته می شود. به منظور طراحی مناسب سیستم میخکوبی خاک برای کنترل تغییرشکل های دیواره از نرم افزارهای مختلفی استفاده می شود. یکی از نرم افزارهای معمول در این زمینه، نرم افزار المان محدود plaxis می باشد. در این تحقیق سعی شده است که ضمن بررسی تاثیر رویکرد های ممکن مدل سازی دیواره های میخکوبی بر تغییرشکل های نهایی حاصل مدل، روند مدل سازی بهینه تعیین و صحت نتایج این روند مدل سازی بررسی گردیده است. با توجه به گسترش روز افزون استفاده از میخکوبی خاک در شهر تهران، سعی گردیده است سیستم میخکوبی بکار رفته در 5 پروژه میخکوبی اجرا شده در این شهر بوسیله روند مدل سازی بررسی شده مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج حاصل از آنها با مقادیر گزارش شده از رفتارنگاری مقایسه گردد. بررسی ها نشان داد بکارگیری روند مدل سازی بررسی شده تغییرشکل های بزرگتری را نسبت به مقادیر حاصل رفتارنگاری این پروژه ها نتیجه می هد. از این رو تلاش گردید که به منظور معادل سازی رفتار سیستم میخکوبی با تغییر پارامترهای خاک تغییرشکل های حاصل از مدل سازی ها به نتایج رفتارنگاری ها نزدیک شوند. تحلیل ها نشان داد که با افزایش همزمان پارامترهای خاک می توان تغییرشکل های حاصل از مدل ها را بر مقادیر واقعی منطبق نمود. بر این اساس حدود تغییرات مورد نیاز پارامترها برای دستیابی به این تغییرشکل-ها برای هر یک از دیواره های مورد مطالعه بررسی و تعیین گردید.

امروزه مدلسازی عددی رفتار خاکها به عنوان روشی جهت کاهش هزینه آزمون های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد. آزمایش سه محوری یکی از متداولترین آزمایشات مکانیک خاک برای بدست آوردن پارامترهای مقاومتی خاک می باشد. با توجه به کاربرد زیاد نتایج حاصل از آزمایش سه محوری، نیاز به مدلسازی عددی این آزمایش برای سهولت در پیش بینی رفتار خاک احساس می شود. در این پایان نامه به پیش بینی رفتار خاکهای ماسه ای مخلوط با خاک ریزدانه تحت آزمایش سه محوری تحکیم یافته- زهکشی نشده (cu) پرداخته شده است. خاک مورد مطالعه شامل ترکیبی از خاک ماسه ای فیروزکوه با درصدهای مختلف رس می باشد. منحنی تنش-کرنش خاک ماسه ای در این آزمایشات با استفاده از یک مدل اجزا محدود شبیه سازی شده است. مدلسازی انجام شده بصورت تقارن محوری انجام شده است. از فرضیه های موجود در این تحقیق، وجود شرایط مرزی ایده آل (صفحات بدون اصطکاک) می باشد که منجر به ایجاد شرایط تنش همگن در نمونه خاک و در نتیجه تفسیر راحت تر رفتار خاک می شود. با توجه به این نکته که برخی از پارامترهای مدل رفتاری از آزمایش متداول سه-محوری بدست نمی آید، پارامترهای اولیه بر اساس مراجع علمی موجود تخمین زده شده و در نهایت پارامترهای مناسب به روش سعی و خطا و با در نظر گرفتن نتایج آزمایشگاهی موجود بدست آمده است. در واقع پارامترهای مورد نیاز جهت مدلسازی رفتار خاک مورد مطالعه از روش تحلیل برگشتی بدست آمده است. بر اساس نتایج شبیه سازی، نمودارهای تنش انحرافی- کرنش محوری (q-?)، مسیر تنش (q-p) و فشار آب حفره ای-کرنش محوری (u-?) برای خاک مذکور پیش بینی شده اند که همخوانی لازم را با نتایج آزمایشگاهی دارا می باشند.

سازه ها و فضاهای زیرزمینی یکی از مهمترین نیازهای شهرنشینی مدرن امروزی را تشکیل می دهد. به طور تجربی سازه های زیرزمینی نسبت به سازه های سطحی از آسیب پذیری کمتری برخوردارند. بسیاری از این سازه ها در محیط های آبرفتی و سست شهری قرار دارند و در معرض آسیب های جدی تری می باشند. سازه های زیرزمینی عموماً با توجه به تغییر شکل تحمیل شده به سازه از طریق محیط اطراف و به منظور سازگاری با این تغییر شکلها طراحی می شوند که غالباً به اندر کنش خاک و سازه تونل منجر می شود. امروزه برای تحلیل و طراحی تونل ها از روشهای متعددی استفاده می شود. اصولاً برای تونل هایی که در زمین-های نرم اجرا می شوند چون مقادیر rmr و q برای آنها بسیار پایین است، لذا از روشهای تجربی استفاده نمی شود و بهترین روش، استفاده از روشهای عددی است. در این تحقیق، تحلیل دوبعدی استاتیکی تونل با فرض کرنش صفحه ای و با استفاده از نرم افزارpfc2d که بر پایه روش اجزاء مجزا می باشد، انجام شده است. هدف در این تحقیق بررسی نشست های سطح زمین و همچنین جابجایی ها در اطراف ناحیه حفاری می باشد. خاطر نشان می شود هدف از تحلیل با استفاده از نرم افزار pfc2d، مدل کردن محیط خاک به شکل دانه ای و ناپیوسته بوده که به رفتار واقعی خاک، نسبت به مدل کردن به صورت یک محیط پیوسته، نزدیکتر می باشد. از همین رو نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از نرم افزار plaxis که بر اساس روش اجزاء محدود می باشد مقایسه گردیده است، ضمن اینکه تا کنون با استفاده از pfc2d ، خیلی کم در این زمینه (ابعاد واقعی) تحلیل صورت گرفته است. در نهایت، در این تحقیق اثر پارامترهای مختلف نظیر قطر، عمق ، شکل تونل و دو قلو بودن تونل (نحوه قرارگیری و حفاری مرحله ای) در نشست های به وجود آمده در سطح زمین و همچنین جابجایی های اطراف ناحیه حفاری مورد بررسی قرار گرفته است.

توسعه حمل و نقل در شهرهای بزرگ و همچنین در بعضی از شهرها، شرایط زیرزمینی و ژئوتکنیکالی، ساخت تونل های دوقلو یا تونل های جدید را در نزدیکی تونل های موجود، ضروری می سازد. از آنجا که موقعیت نسبی تونل ها و فرآیند ساخت آن ها، جابجایی در خاک و نیروهای داخلی پوشش تونل ها را تحت تأثیر قرار می دهد، مطالعه این عوامل در طراحی تونل لازم و ضروری می باشد. علاوه بر این، راه حل تونل های دوقلو مزیت های فراوان دیگری مانند کاهش قطر تونل و جابجایی خاک ناشی از حفر تونل ها، امکان مرحله ای کردن سرمایه گذاری، پایداری بیشتر و تهویه بهتر و مناسب تر در مقایسه با تونل تکی با سطح مقطع بزرگتر را دارد. از آنجا که نیروهای داخلی تونل های دوقلو و نشست سطحی خاک، دو معیار و ملاک طراحی آن ها می باشد، در این پایان نامه پارامترهایی مثل موقعیت نسبی تونل ها، مراحل ساخت آن ها، فاصله بین آن ها، سربار تونل ها، مدول الاستیک، چسبندگی و لایه بندی خاک با استفاده از برنامه تفاضل محدود صریح دو بعدی flac مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل ها برای شرایط یکسان خاک دو لایه، نشان می دهد که تونل ها در حالت قرارگیری افقی نسبت به هم بیشترین میزان نشست را دارند در حالی که کمترین میزان نشست در حالت قرارگیری عمودی تونل ها هنگامی که دو تونل به صورت هم زمان ساخته می شوند، بدست می آید. در حالت قرارگیری عمودی تونل ها نسبت به هم، ساخت تونل بالایی در ابتدا، منجر به ممان خمشی و نیروی برشی بیشتر نسبت به حالت ساخت تونل پایینی در ابتدا می گردد.

با توسعه و گسترش شهرهای بزرگ و مسائل ترافیکی نیاز به وجود و احداث تونل ها در عمق های مختلف مورد توجه قرار گرفته است. تونل سازی، باعث ایجاد تغییر در نحوه تمرکز تنش در اطراف فضای حفاری شده، می شود. به طور معمول تحلیل پایداری بازشوهای زیرزمینی با استفاده از فرض کرنش صفحه ای انجام می پذیرد. اما برخی از قسمت های تونل مانند سطح خاکبرداری، تقاطع و نواحی که هندسه آنها به طور ناگهانی تغییر می یابد، می بایست به صورت سه بعدی تحلیل شوند. یکی از انواع تقاطع ، دوراهی ها می باشند. دوراهی به دو صورت طراحی می شود: تونل دسترسی به تونل اصلی منتهی می شود، تونل دسترسی از تونل اصلی انشعاب می گیرد. در این پایان نامه، به بررسی امکان مدل سازی دوبعدی دوراهی تونل صدر- نیایش پرداخته شده است. برای مدل سازی دوبعدی ابتدا می بایست بحرانی ترین مقطع تعیین گردد. این بررسی ها با استفاده از نرم افزارهای flac 3d و flac 2d و با بهره گیری از اطلاعات موجود از شرایط اولیه حاکم بر منطقه مورد مطالعه، از طریق مدل سازی سه بعدی و دوبعدی بر اساس دو مدل رفتاری موهر- کلمب و موهر-کلمب اصلاح شده سخت شونده/ نرم شونده در حالت استاتیکی انجام شده است. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل، عمق روباره، ضخامت بتن پاشی، ایجاد پدیده قوس زدگی و اندازه دهانه مقطع عرضی در تعیین مقطع بحرانی تأثیرگذار است. در این پروژه مقطع بحرانی از لحاظ میزان ماکزیمم نشست سطحی زمین، در فاصله قطر بزرگ ترین دهانه تونل از مقطع انشعاب دوراهی قرار دارد که دارای بیشترین عمق روباره و کمترین ضخامت بتن پاشی است. میزان ماکزیمم تورم در کف مقطعی از تونل که دارای بزرگترین قطر دهانه می باشد، رخ داده است. در مدل سازی دوبعدی جهت اعمال تأثیر بعد سوم(خاکبرداری و نصب سیستم نگهداری) از فاکتور ترخیص تنش استفاده شده است. فاکتور ترخیص تنش با استفاده از نتایج حاصل از مدل سازی سه بعدی تعیین شده است. نتایج حاصل از تحلیل دوبعدی با در نظر گرفتن میزان مناسب فاکتور ترخیص تنش، با نتایج حاصل از رفتارسنجی و تحلیل سه بعدی هم خوانی قابل قبولی دارد.

مطالعه تاثیر رفتارهای مختلف هیدرولیکی همچون جریان و نفوذپذیری و یا منحنی مشخصه بر روی رفتار مکانیکی و بالعکس تاثیر جنبه های مختلف رفتار تنش کرنشی بر روی رفتار هیدرولیکی مورد توجه محققین در سالیان اخیر واقع شده است. در این تحقیق به مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی رفتار همبسته هیدرومکانیکی با تکیه بر رفتارهای جریان و نفوذپذیری، منحنی مشخصه آب - خاک و تراکم پذیری در خاک های غیر اشباع پرداخته شده است. مجموعه ای از آزمایش های تعیین منحنی مشخصه در راستای مطالعه تاثیر تراکم پذیری بر روی اجزای مختلف منحنی مشخصه آب - خاک شامل شیب منحنی های تر و خشک شدگی، عدد ورودی هوا، عدد خروجی هوا و اندازه هیسترسیس هیدرولیکی انجام پذیرفت. این آزمایش ها بر روی نمونه های خاک متراکم شده مختلف از نوع ماسه و رس در بازه ای از مقادیر مکش بافتی با استفاده از روش جابجایی محوری انجام پذیرفت. بر پایه نتایج حاصل به بررسی تاثیر تراکم پذیری بر روی اجزای منحنی مشخصه آب - خاک پرداخته شده است. با توجه به مشاهدات آزمایشگاهی، تغییرات عدد ورودی هوا، عدد خروجی هوا و اندازه هیسترسیس هیدرولیکی به صورت توابعی از نسبت تخلخل بیان شده اند. با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش های منحنی مشخصه، یک مدل هیسترتیک منحنی مشخصه برای خاک های تغییر شکل پذیر با گسترش مدل پیشنهادی بروکس و کوری (1964) ارائه گردید. با استفاده از منحنی مدل منحنی مشخصه پیشنهادی، امکان پیش بینی تغییرات درجه اشباع بر روی بازه های تر و خشک شدگی به صورت تابعی همبسته از مکش بافتی و نسبت تخلخل میسر شده است. همچنین تغییرات عدد ورودی هوا، عدد خروجی هوا و اندازه هیسترسیس هیدرولیکی به صورت توابعی از نسبت تخلخل مدل سازی شده اند. صحت کارایی مدل پیشنهادی بر روی نتایج بدست آمده توسط محققین بر روی چهار نوع خاک مختلف بررسی شده است. همچنین مجموعه ای از آزمایش های تعیین ضریب نفوذپذیری در راستای بررسی تاثیر تنش های همه جانبه بر روی ضریب نفوذپذیری خاک نسبت به جریان آب انجام پذیرفت. آزمایش های مذکور بر روی سه گونه خاک مختلف ماسه، لای و رس در مقادیر مختلف درجه اشباع انجام پذیرفت. بر پایه نتایج حاصل مشاهده گردید که تاثیر تنش های همه جانبه بر روی ضریب نفوذپذیری خاک های غیر اشباع دارای روند متفاوتی با روند مشاهده شده در خاک های اشباع بوده است. در ادامه، روند متفاوت مشاهده شده با توجه به جابجایی منحنی مشخصه آب - خاک بیان شده است. در پایان، روابطی برای بیان تغییرات ضریب نفوذپذیری خاک نسبت به جریان آب به صورت توابعی همبسته از نسبت تخلخل و مکش بافتی بدست آورده شده اند. این روابط با استفاده از مدل منحنی مشخصه پیشنهادی در این تحقیق و معادله پوازیل بدست آورده شده اند. صحت روابط تحلیلی بدست آمده بر روی نتایج آزمایش های نفوذپذیری این تحقیق بر روی خاک های ماسه، لای و رس بررسی شده است.

یکی از مهمترین مسایل در مهندسی ژئوتکنیک پیش بینی رفتار آبرفت درشت دانه است که در گذشته تلاشهای زیادی برای مدلسازی این امر انجام گرفته است. در مسایل مختلف مهندسی ژئوتکنیک اعم از ظرفیت باربری پی و شمع، گودبرداری، تونلسازی، دیوارهای حایل و ... رفتار این نوع خاکها با مدلهای رفتاری معمول مورد استفاده مطابقت ندارد. بنابراین درک درست رفتار آبرفت درشت دانه به خوبی احساس می گردد. هدف اصلی این تحقیق تعیین پارامترهای موثر بر روی رفتار آبرفت درشت-دانه به کمک دستگاه چمبر و آزمایش پرسیومتری می باشد. این پارامترهای ژئوتکنیکی شامل پارامترهای تغییرشکلی مانند مدول تغییر شکل (e) و مدول واکنش بستر (ks)، پارامترهای مقاومت برشی از جمله ضریب چسبندگی (c) و زاویه اصطکاک داخلی (?) و پارامترهای خاصی از قبیل فشار حدی (pl) و نسبت بیش تحکیمی (ocr) می باشند. طراحی و ساخت دستگاه چمبر جهت انجام آزمایش پرسیومتری در این تحقیق انجام شده است. به منظور بررسی اثر سیمانتاسیون تعدادی آزمایش پرسیومتری بالغ بر 100 آزمایش در محل در اعماق مختلف در آبرفت درشت دانه انجام شده است. همچنین با شبیه سازی شرایط محل در محیط آزمایشگاه بدون سیمانتاسیون تعدادی آزمایش پرسیومتری در دستگاه چمبر انجام شده است. در نهایت نتایج این آزمونهای انجام شده با یکدیگر مقایسه شده و پارامترهای رفتاری مختلف ژئوتکنیکی آبرفت درشت دانه گزارش شده است. همچنین به بررسی نحوه تفسیر آزمونهای پرسیومتری پرداخته شده و مهمترین ابهام در تفسیر نتایج پرسیومتری یعنی اثر ضریب ? بحث شده است. در انتها مدل ترکیبی رفتاری و شبکه عصبی مصنوعی جهت پیش-بینی رفتار آبرفت درشت دانه بر مبنای نتایج آزمونهای پرسیومتری انجام شده ارایه شده است. کارایی این مدل ترکیبی رفتاری- عصبی در پروژه گودبرداری مورد بررسی قرار گرفت. بر مبنای این بررسی مشخص گردید که مدل ترکیبی در خاکهای شنی رسدار عملکرد بهتری دارد.

علم مکانیک خاک غیراشباع از جمله مباحث مطرح روز در مجامع بین المللی در حیطه مهندسی ژئوتکنیک می باشد که سالیانه نتایج مطالعات و تحقیقات در این زمینه به صورت مقالات و کتب مختلف ارائه می شود. با این وجود همچنان مسیری نسبتا طولانی تا درک کامل و چهارچوب بندی قوانین حاکم بر این علم در پیش است. تمامی روابطی که در حیطه خاک های غیراشباع بیان شده اند، بر پایه دو متغیر مستقل مکش بافتی و تنش های ویژه هستند. در اکثر این روابط توده خاک صلب فرض شده و از تاثیر پارامترهای مکش بافتی، نسبت تخلخل و درجه اشباع صرف نظر شده است. این مساله موجب شده است که در پروژه های عملی، در برخورد با خاک های غیراشباع از روابط متداولی که برای خاک های خشک یا اشباع ارائه شده اند استفاده شود که این قضیه منجر به نتایج محافظه کارانه و در نتیجه طراحی غیراقتصادی سازه های واقع بر خاک های غیراشباع می شود. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی رفتار مکانیزم گسیختگی، ظرفیت باربری و نشست یک خاک درشت دانه غیراشباع (ماسه فیروزکوه 161) تحت بارگذاری یک پی سطحی است. برای این منظور تعدادی آزمایش ظرفیت باربری در درصدهای تراکم نسبی و رطوبت مختلف طراحی و انجام شده و نتایج آن در قالب نمودارهای ظرفیت باربری و نیز پردازش تصویری نشست های خاک زیر مدل پی ارائه شده اند. نتایج حاکی از آن است که نحوه بروز مکانیزم گسیختگی در خاک های اشباع و غیراشباع مشابه است. علاوه بر درصد رطوبت، میزان تراکم نسبی خاک نیز بر نحوه تغییرات ظرفیت باربری در مکش های بافتی مختلف موثر است. همچنین پردازش تصویری تغییرمکان ها موید تحقیقات انجام شده در زمینه عمق حباب تنش و صادق بودن آن ها در خاک های غیراشباع بود.