به‏طورکلی محیط زمین در ابتدا تحت فشار ناشی از تنش‏های طبیعی بوده و هرگونه دست خوردگی مانند حفر تونل، این وضعیت تنش را مختل کرده و موجب همگرایی دهانه‏ی تونل و پدید آمدن تغییر‏مکان‏هایی در مقطع زمین می شود. این تغییرمکان‏ها در سطح زمین به‏صورت نشست ظاهر می‏شوند که در مواردی قابل ‏توجه است. در این تحقیق به دلیل اهمیت موضوع نشست و تأثیر آن بر روی ساختمان های سطحی، رفتار محیط خاک در اثر حفر تونل‏ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با بررسی سوابق پژوهشی و تجربیات گذشته و همچنین ارائه ی نتایج و فرمولهای به دست آمده توسط دانشمندان مختلف اهمیت موضوع نشان داده شده است. سپس به تحقیقات انجام شده بر روی پروژه تونل های مترو اصفهان اشاره ای اجمالی شده است. در ادامه با بکارگیری نرم افزار تفاضل محدود flac 3d و استفاده از اطلاعات به دست آمده از گزارش ها و آزمایش های موجود، و با توجه به مرحله ای بودن حفاری مقطع تونل ها در قطعه ی مورد بررسی، تحلیلی بر روی تأثیر حفاری مرحله ای در مقطع تونل ها بر میزان نشست سطحی در دو حالت حفاری تونل به صورت منفرد و حفاری تونل ها به صورت موازی و همزمان انجام گرفته است. سپس محدوده ی تأثیر جبهه ی کار، تأثیر فاصله ی بین مرکز تا مرکز دو تونل بر میزان خروج از مرکزیت نقطه ی ماکزیمم منحنی نشست، تعیین فاصله موثر جهت استفاده از اصل رویهم گذاری در محاسبه نشست حاصل از حفر دو تونل، فاصله ی پیدایش حالت کرنش مستوی در تونل منفرد و دوقلو نسبت به جبهه ی کار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تأثیر حفاری bench در تونل های دو قلوی مترو اصفهان بر روی مقادیر نشست سطحی ناچیز بوده و می توان در مدل سازی از حفر آن صرفنظر نمود که در تحلیل های انجام شده در این پایان نامه از این اصل استفاده شده است. فاصله ی مکانی تأخیر بین حفاری دو تونل غربی و شرقی، حد فاصل ایستگاه میدان آزادی- ایستگاه شریعتی انجام شده است و پس از پایان تحلیل ها، فاصله ی تأخیر مکانی بهینه بین حفاری دو تونل به مقدار 3d (سه برابر قطر تونل) به دست آمده است. همچنین برای بررسی شدت تأثیر پارامتر های c , ? , e ? ,و ? بر روی مقادیر نشست سطحی، تحلیل های دیگری با استفاده از اطلاعات به دست آمده از مطالعات مشاوران مختلف طرح، صورت گرفته است تا بدین وسیله نشان داده شودکه چه پارامترهایی و تا چه اندازه می‏‏توانند در موارد ذکر شده موثر باشند و کدام اهمیت کمتری دارند یا حتی فاقد ارتباط یا نقش تعیین کننده می باشند. نتایج در این قسمت نشان می دهد که با کاهش 70 درصدی مقدار چسبندگی و کاهش 25درصدی زاویه ی اصطکاک داخلی، میزان نشست کوتاه‏مدت به ترتیب 55% و 20% افزایش می یابد، در صورتی که تأثیر ضریب پواسون در میزان نشست، بسیارکم و ناچیز می‏باشد. همچنین باکاهش 60 درصدی مدول الاستیسیته و افزایش28 درصدی وزن مخصوص خاک ، نشست کوتاه‏مدت حدود 50% افزایش می یابد. در بخشی دیگر از این تحقیق، با استفاده از داده های ابزار بندی موجود در یک ایستگاه شاخص ابزاربندی، دو مدل مشابه در دو نرم افزار اجزای محدود plaxis 3d tunnel و تفاضل محدود flac 3d ساخته شده و نتایج حاصل از دو روش عددی و روش کارگاهی، با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج محاسبات به کمک نرم‏افزار و نتایج حاصل از اندازه‏گیری‏های کارگاهی توافق رضایت بخشی را در دو ابزار نشست سنج و همگرایی سنج نشان می دهد که این حاکی از وجود اطمینان به نتایج تحلیل های نرم‏افزاری بوده و در شرایطی که وضعیت خاک به‏صورت همگن و یکنواخت نیست، با به‏کارگیری مدل مناسب می‏‏توان وضعیت نشست‏ها را با اطمینان پیش‏بینی نمود.

استفاده از خاک مسلح و تکنولوژی مرتبط با آن در دهه های اخیر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است.طیف گسترده ای از مواد مسلح کننده برای استفاده در سازه های مسلح مورد استفاده قرار کرفته که شامل : نوار های فلزی ، ژئوسنتتیک ها و غیره می باشد.آزمایش ها در مقیاس بزرگ ،مدل های کوچک مقیاس سانترفیوژ و مطالعات میدانی با ابزار بندی دقیق و مناسب برای بدست آوردن روابط اساسی طراحی سازه های مسلح به خصوص شیب های مسلح صورت گرفته است.شبیه سازی پارامتر های مورد نیاز طراحی برای مدل های کوچک مقیاس کار بسیار دشوار و در مواردی غیر ممکن می باشد.بنابر این نتایج مطالعات برروی مدل های کوچک مقیاس آزایشگاهی نمی توانند به صورت مستقیم مبنای پارامتر های طراحی برای شیب های مسلح در مقیاس واقع قرار گیرد.اما مطالعه و نتایج حاصل از مدل های کوچک مقیاس می تواند راهی سریع و اقتصادی برای پی بردن به مکانیسم گسیختگی دیوار خاک مسلح باشد.علاوه بر آن با ابزار بندی مناسب ، این مدل ها می توانند مبنای مطالعات اساسی تعیین پارامتر های طراحی گردند. در این مطالع آزمایش هایی برای تعیین بار منجر گسیختگی ،جابه جایی ها ،مکانیسم گسیختگیو روابط بین آن ها برروی مدل های کوچک مقیاس انجام گرفت.حدود 55 مدل ساخته شد که شامل 18 مدل اولیه با تکستایل های پلی پروپیلن و کاغذ چاپ و تحت روش های بارگذاری با وزنه و جک دستی درست گردید.مدل های اصلی با تسلیحی از جنس کاغذ پنبه ای و تحت دستگاه با نرخ ثابت بارگذاری مورد مطالعه قرار گرفت.اثر پارامتر هایی از قبیل مقدار مقاومت کششی تسلیح،فاصله تسلیح،طول بارگذاری و عرض بارگذاری بر ظرفیت باربری دیوار مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مطالعه حاضر عبارتند از: با کاهش فاصله قائم لایه های تسلیح ظرفیت باربری دیوار خاکی مسلح افزایش می یابد.این افزایش برای مقادیر تسلیح متفاوت با یک نرخ نبوده و هرچه میزان مقاومت کششی تسلیح افزایش یابد مقدار این نرخ افزایشی بیشتر خواهد بود.همچنین سطح گسیختگی بدست آمده از مدل های مورد آزمایش با لایه های تسلیح 5 سانتی متر عمیق تر از مدل های مورد آزمایش با لایه های تسلیح 10 سانتی متر و سطح گسیختگی حاصل از لایه های 10 سانتی متر ،عمیق تر از لایه های 15 سانتی متر می باشد. با افزایش مقاومت تسلیح در فاصله لایه های ثابت، میزان ظرفیت باربری نهایی افزایش می یابد که در این حالت میزان نرخ افزایش برای فاصله لایه های بیشتر (15 سانتی متر)تقریبا خطی و نرخ افزایشی برای لایه هایی با فاصله کم تر بیشتر می باشد.(معادله خطی با ضرایب x2 و x بیش تر می باشد).همچنین با کاهش فاصله سطح بار گذاری تا لبه شیب علاوه بر بدست آمدن سطح گسیختگی بیش تر ،میزان ظرفیت بار بری نهایی دیوار خاکی مسلح نیز افزایش می یابد.لازم بذک می باشد بیش ترین جابه جایی های افقی در مدل ها در بخش 3/1 میانی دیوار خاک مسلح اتفاق می افتد. گسیختگی در تمام این مدل ها ابتدا از ناحیه میانی شیب ها آغاز شده و به سمت ناحیه فوقانی مجاور و سپس ناحیه تحتانی گسترش می یابد.همچنین برای این مدل ها می توان نمودار کیفی از توزیع نیروی کششی تسلیح نسبت به ارتفاع ارائه داد. سطح گسیختگی بدست آمده برای تمام این مدل ها سطح برشی آشکاری است که می توان با کمانی از دایره تقریب زد.همچنین نوع گسیختگی در تمام این مدل ها به صورت پیش رونده می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق را می توان به چهار دسته تقسیم نمود: • نتایج حاصل از آزمایش های مقدماتی ، شامل برش مستقیم و آزمایش مقاومت کششی که برروی خاک مورد استفاده و تسلیح انجام گرفت • نتایج حاصل از مطالع تجربی مدل های دیوار خاک مسلح برای دستیابی به ارتفاع گسیختگی. • نتایج حاصل از مطالع تجربی مدل های دیوار خاک مسلح با بارگذاری. • نتایج حاصل از مطالعات تحلیلی بروش تعادل حدی و بهینه سازی تسلیح نتایج بدست آمده از آزمایش برش مستقیم برروی ماسه مورد نظر شامل موارد زیر است: 1-با افزایش دانسیته ماسه زاویه اصطکاک ماسه افزایش می یابد 2-با افزایش تنش نرمال، زاویه اصطکاک ماسه مورد استفاده تقریبا به صورت خطی کاهش می یابد. 3-زاویه اصطکاک باقیمانده برای ماسه مورد نظر در دانسیته و تنش نرمال مختلف یکسان و حدود 29 درجه اندازه گیری شد. نتایج بدست آمده از آزمایش مقاومت کششی برروی سه نوع تسلیح به کار رفته در این مدل ها شامل موارد زیر است. 1-با افزایش نسبت عرض به طول سه نوع تسلیح مورد آزمایش ،مقدار مقاومت کششی و کرنش نظیر آن ها افزایش می یابد. 2-رفتار نرم شوندگی سه نمونه تسلیح wr ، mr ، mmr ، sr به ترتیب افزایش می یابد و هر نمونه تسلیح نام برده از نوع قابل کشش می باشد. نتایج حاصله از مطالعه تجربی مدل های دیوار خاک مسلح شامل موارد زیر می باشد: -با افزایش مقاومت برشی (دانسیته خاک ) مدل ها ،ارتفاع پایدار این مدل ها افزایش می یابد.این امر نشان می دهد که مقاومت برشی حاکم بر مدل ها در شرایط گسیختگی ،مقاومت برشی حداکثر خاکریز می باشد نه مقاومت باقیمانده. 2- با افزایش مقاومت کششی عناصر تسلیح ،ارتفاع پایدار مدل ها افزایش می یابد 3- سطح گسیختگی و مکانیسم گسیختگی برای تمام مدل ها تقریبا مشابه بود.لذا می توان گفت سطحگسیختگی و مکانیسم گسیختگی مستقل از وزن واحد،فاصله قائم لایه های تسلیح و نوع نما ندارد. 4- نوع گسیختگی در تمامی مدل های فوق تقریبا ناگهانی بوده ،وشکل سطح گسیختگی در این مدل ها را می توان با کمانی از دایره یا اسپیرال تقریب زد. 5- سطح گسیختگی بازیابی شده با سطح گسیختگی مشاهده شده شده ا ز جداره شیشه ،تفاوت داشته و این بدلیل وجود اصطکاک جداری در شیشه می باشد ولی این مقدار تفاوت زیاد نمی باشد. 6- سطح گسیختگی بدست آمده از نرم افزار تعادل حدی اسلاید با سطح گسیختگی باز یابی شده تفاوت اندکی داشته و این تفاوت بدلیل وجود اصطکاک جداری برروی مدل های آزمایشگاهی می باشد که ارتفاع پایداری مدل ها را افزایش می دهد نتایج تجربی بدست آمده از مدل ها شیب خاک مسلح شامل موارد زیر می باشد: -با کاهش فاصله قائم لایه های تسلیح ظرفیت باربری دیوار خاکی مسلح افزایش می یابد.این افزایش برای مقادیر تسلیح متفاوت با یک نرخ نبوده و هرچه میزان مقاومت کششی تسلیح افزایش یابد مقدار این نرخ افزایشی بیشتر خواهد بود.همچنین سطح گسیختگی بدست آمده از مدل های مورد آزمایش با لایه های تسلیح 5 سانتی متر عمیق تر از مدل های مورد آزمایش با لایه های تسلیح 10 سانتی متر و سطح گسیختگی حاصل از لایه های 10 سانتی متر ،عمیق تر از لایه های 15 سانتی متر می باشد. 2-با افزایش مقاومت تسلیح در فاصله لایه های ثابت، میزان ظرفیت باربری نهایی افزایش می یابد که در این حالت میزان نرخ افزایش برای فاصله لایه های بیشتر (15 سانتی متر)تقریبا خطی و نرخ افزایشی برای لایه هایی با فاصله کم تر بیشتر می باشد.(معادله خطی با ضرایب x2 و x بیش تر می باشد) 3-با کاهش فاصله سطح بار گذاری تا لبه شیب علاوه بر بدست آمدن سطح گسیختگی بیش تر ،میزان ظرفیت بار بری نهایی دیوار خاکی مسلح نیز افزایش می یابد. 4-در مدل های ساخته شده با تسلیح wr با کاهش عرض پی (32 ،29 ، 26 سانتی متر) ،میزان بار نهایی کاهش می یابد.همچنین در مدل های با تسلیح mr با کاهش عرض پی میزان ظرفیت باربری کاهش می یابد . 5-بیش ترین جابه جایی های افقی در مدل ها در بخش 3/1 میانی دیوار خاک مسلح اتفاق می افتد. 6-گسیختگی در تمام این مدل ها ابتدا از ناحیه میانی شیب ها آغاز شده و به سمت ناحیه فوقانی مجاور و سپس ناحیه تحتانی گسترش می یابد.همچنین برای این مدل ها می توان نمودار کیفی از توزیع نیروی کششی تسلیح نسبت به ارتفاع ارائه داد. 7-سطح گسیختگی بدست آمده برای تمام این مدل ها سطح برشی آشکاری است که می توان با کمانی از دایره تقریب زد.همچنین نوع گسیختگی در تمام این مدل ها به صورت پیش رونده می باشد. 8-سطح گسیختگی بدست آمده برای تمام مدل ها در لبه انتهایی پی ها،سطح شیب دار را تقریبا قطع نموده که نشان دهنده در حین بار گذاری برروی پی ها توزیع تنش در زیر پی ها بصورت یکنواخت می باشد. 9-مشاهده و بررسی سطح گسیختگی با تکنیک های مشاهده بصری ، بازیابی عناصر تسلیح مقذار سطح گسیختگی بیش تری را نسبت در مقایسه آن با سطوح حاصل از حل تعادل حدی مدل های شبیه سازی شده در نرم افزار اسلاید نشان دهنده وجود اصطکاک جداری به خصوص در شرایط بار گذاری بالا را میدهد که باید مورد توجه قرار گیرد. نتایج بدست آمده از بهینه سازی تسلیح مدل های آزمایشگاهی دیوار خاک مسلح به کمک نرم افزار اسلاید شامل موارد زیر می باشد: 1-برای بدست آوردن مناسب ترین منطقه جهت تقویت تسلیح باید به مکانیسم گسیختگی مدل ها توجه نمود و نواحی دارای بیش ترین مقدار جابه جایی را هدف قرار داد 2-نواحی در محدوده 3/1 میانی مدل های مورد بررسی مناسب ترین نواحی و کاراترین آن ها برای تقویت دیوار مسلح می باشد. 3-روش کاهش فاصله لایه های میانی در ناحیه 3/1 میانی مدل ها کار آمدترین روش برای تقویت مدل مسلح توسط تکستایل می باشد. 4-روش تعویض تکستایل هایی با مقاومت بالا تر در نواحی مورد نظر نسبت به روش کاهش فاصله بازده و نتیجه پایین تری را دارا می باشد.

ساخت سازه های مهندسی بر روی بستر نرم و سست به دلیل نشست های ناهمسان و گسیختگی های برشی دارای خطرات زیادی است. لذا یکی از روش های اصولی برای داشتن بستری سخت و محکم بحث تسلیح خاک است. با توجه به اینکه امروزه دفع مواد ضایعاتی کارخانه ها، به عنوان یکی از معضلات و مسائل اساسی در مهندسی محیط زیست مطرح است، لذا برای کاهش آلاینده های زیست محیطی، از این گونه ضایعات برای بهبود خواص مهندسی خاک استفاده شده است. الیاف پلی پروپیلن از این نوع تسلیح کننده ها هستند که تحقیقات زیادی در حال حاضر در مورد آن ها بر روی خاک های مختلف از جمله رس انجام گرفته است. با توجه به اینکه تأثیر توأم این تسلیح کننده و پلیمر تا کنون روی خواص خاک مطرح نشده است، لذا در این پایان نامه پارامترهای مقاومتی خاک رسی تسلیح شده با لیاف پلی پروپیلن و تثبیت شده با پلیمر هر کدام به صورت مجزا و همچنین توأم با هم تحت آزمایش های تک محوری، برش مستقیم و سه محوری مورد ارزیابی قرار گرفته است. الیاف مورد استفاده از نوع الیاف پلی پروپیلن به طول 12 میلی متر به صورت الیافی مجزا می-باشند که در درصدهای وزنی مختلف از 3/0 تا 1 درصد به خاک افزوده شده است . پلیمر مورد استفاده پودری سفید رنگ با نام تجاری ftr-88 بوده که از کارخانه صنایع شیمیایی فارس تهیه شده و در درصدهای وزنی 5 و 8 درصد به صورت وزنی از خاک خشک مورد استفاده قرار گرفته اند و آزمایش های مختلف روی آن ها صورت گرفته است. آزمایش های تک محوری بر روی نمونه های رسی تسلیح شده با الیاف pp نشان داد که افزودن الیاف پلی پروپیلن به خاک، افزایش مقاومت تک محوری نمونه ها و کاهش سختی را در پی دارد. به عنوان مثال افزودن تنها 3/0 درصد الیاف pp مقاومت فشاری محدود نشده نمونه ها را از 135 کیلوپاسکال به 245 کیلوپاسکال افزایش و سختی را از 95/4 به 8/3 مگاپاسکال کاهش می دهد. همچنین افزودن پلیمر به خاک در درصدهای متفاوت و در زمان های عمل آوری 6 ساعت، 1 روز و 3 روز نشان داد که افزودن پلیمر به خاک، مقاومت فشاری محدود نشده و سختی خاک را افزایش می دهد. به عنوان مثال افزودن 5 درصد پلیمر به خاک بعد از 1 روز عمل آوری، مقاومت فشاری را از 135 کیلوپاسکال به 205 کیلوپاسکال (بیش از 5/1 برابر) رسانده و همچنین سختی خاک را به حدود دو برابر افزایش داده است. هم چنین زمان گیرش پلیمر در زیر آب کمتر از چند ساعت بوده و اختلاف ناچیزی بین مقاومت نمونه ها در زمان عمل آوری 1 روز و 3 روز مشاهده گردید. پس از ترکیب خاک رس با درصدهای متفاوت الیاف و پلیمر در زمان های عمل آوری متفاوت نشان داد که اولاً نمونه ها پس از 1 روز به بیش از 95 درصد مقاومت نهایی خود رسیده اندو ثانیاً تفاوت بین مقاومت نهایی نمونه های دارای 5 و 8 درصد افزودنیِ پلیمر کمتر از 10% می باشد. در نتیجه به لحاظ صرفه ی اقتصادی مقدار بهینه پلیمر به میزان 5 درصد پیشنهاد گردیده است. آزمایش های برش مستقیم بر روی نمونه های رسی تسلیح شده با الیاف pp نشان داد که افزودن الیاف پلی پروپیلن به خاک، منجر به تغییرات چشمگیری در مقاومت برشی نمونه ها نسبت به خاک غیرمسلح نمی شود البته بیش از آن که میزان زاویه اصطکاک داخلی خاک را تحت تأثیر خود قرار دهد، چسبندگی خاک را افزایش می دهد. آزمایش های سه محوری cu بر روی نمونه های رسی مسلّح به الیاف pp و تثبیت شده با درصد پلیمر بهینه (5 درصد) در زمان عمل آوری 1 روز حاکی از بهبود بیشتر در مقاومت خاک با استفاده ی هم زمان از تسلیح و تثبیت بود. نتایج حاصله نشان داد که میزان الیاف 3/0 درصد بهینه ترین حالت برای ترکیب خاک رس با الیاف است. به علاوه اثر ترکیبی تسلیح و تثبیت نیز بیشتر در افزایش پارامتر چسبندگی خاک مشاهده گردید.

شناخت ویژگی های ژئوتکنیکی و مشخصات لایه های خاک یک منطقه، در زمان بندی، هزینه و قابلیت اطمینان طراحی در پروژه ها، از اهمیت به سزایی برخوردار است. چنانچه درک درستی از وضعیت لایه های خاک حاصل شده باشد، ایمنی و پایداری در طول عمر پروژه، تضمین شده و مشکلات اجرایی و هزینه ها در ضمن اجرای پروژه کاهش می یابد. با توجه به هزینه زیاد مطالعه ژئوتکنیک برای هر پروژه، بررسی جامع ژئوتکنیک هر منطقه و ارائه نتایج به صورت یک بانک اطلاعاتی به عنوان پیش زمینه مطالعات جزئی و کامل تر، اقتصادی خواهدبود. در تحقیق حاضر، به بررسی ویژگی های ژئوتکنیکی زمین های ساحلی شمال ایران، پرداخته شده است. در بیشتر موارد، خصوصیات کل نوار ساحلی برآورد شده ولی به دلیل وسعت این نوار با مجموع خط ساحلی بیش از 600 کیلومتر، به صورت جزئی تر تنها منطقه محدودی با طول 100 کیلومتر در غرب مازندران و اندکی از بخش های شرقی گیلان، مورد توجه قرار گرفته است. بررسی های انجام شده شامل ارزیابی مشخصه های عمومی موثر در ژئوتکنیک پهنه مورد مطالعه، برآورد جنس لایه های خاک و پارامترهای فیزیکی، مکانیکی و دینامیکی خاک پهنه مورد مطالعه می گردید. در ابتدا ضمن پرداختن به مشخصه های عمومی پهنه مورد مطالعه، به برخی پروژه های عمرانی که می توانند از شرایط منطقه تاثیرپذیر باشند و نیازمند تدابیری خاص هستند، آورده شد. سپس به بررسی لایه بندی و جنس لایه های خاک منطقه و شرایط آب زیرزمینی در آن پرداخته شد و ویژگی های فیزیکی چون درصد رطوبت، وزن واحد و حدود اتربرگ و چگونگی و محدوده تغییرات آنها در پهنه مطالعاتی ارزیابی گردید. علاوه بر خواص فیزیکی، خواص مکانیکی لایه های خاک پهنه مورد مطالعه نیز موردتوجه قرارگرفت. در این راستا مقادیر و نیمرخ spt لایه های خاک پهنه مطالعاتی و تغییرات آن بررسی شد. تراکم، زاویه اصطکاک داخلی، سرعت موج برشی و مدول تنش-کرنش خاک دانه ای ارزیابی شده و با تکیه بر داده های spt، میان این پارامترها و عدد نفوذ استاندارد رابطه همبستگی برقرار شد. در بسیاری موارد ارزیابی پارامترهای خاک به روش آمار توصیفی نیز مدنظر قرار گرفت تا محدوده و میزان تغییر پارامترهای خاک، جدا از محلشان در پهنه مورد مطالعه قابل بررسی باشد. برای برآورد چگونگی تغییرات مشخصه های خاک در نقاط مختلف، پهنه به 12 زیرناحیه تقسیم گردید تا تغییرپذیری خواص خاک از محلی به محل دیگر در منطقه مورد مطالعه نیز ارزیابی شود. در مورد خاک های ریزدانه نیز حساسیت، پتانسیل تورم و انقباض برآورد شد و ضمن توجه به تغییرات آماری پارامترهایی چون چسبندگی، چسبندگی زهکشی نشده و ضرایب فشردگی و تورم، رابطه این پارامترها با عدد spt نیز بررسی گردید. سپس برای بیان رفتار خاک منطقه، رفتار کل خاک از دیدگاه الاستیک بودن و پارامترهای رفتاری خاک رس، بر مبنای تئوری حالت بحرانی، ارزیابی شد. حتی الامکان سعی گردید، هر پارامتر خاک پس از بررسی، با پارامتر متناظر سایر مناطق مقایسه شود. جهت بررسی میزان تغییرات یا یکنواخت بودن برخی پارامترهای خاک پهنه مطالعاتی از تحلیل کواریانس استفاده شد و در انتها نتایج ارائه گردید.

موقعیت هایی وجود دارد که پی در نزدیکی یک زمین شیبدار قرار می گیرد. یکی از راه های اصلاح رفتار پی واقع بر زمین شیبدار مسلح کردن شیب خاکی با ژئوسنتتیکهااست. از طرف دیگر کارهای انجام شده در مورد شیب خاکی محدود شده است. همچنین عدم استفاده از قوانین مقیاس در اکثر مطالعات تجربی انجام شده درزمینه سازه های خاکی مسلح به چشم می خورد. تحقیق حاضر به مساله ظرفیت باربری پی واقع بر شیب خاکی مسلح و اثر مقیاس بر پاسخ سیستم خاک مسلح پرداخته است. در این راستا تستهای ظرفیت باربری در مقیاس کوچک روی شیب خاکی مسلح به ژئوتکستایل با مقاومت کم انجام شده است و تاثیر پارامترهای نظیر فاصله اولین لایه از کف پی، فاصله بین لایه ها، تعداد لایه، فاصله پی از لبه شیب، تراکم نسبی خاک و مقاومت کششی لایه تسلیح بر رفتار ظرفیت باربری و نشست پی واقع بر شیب خاکی بررسی شده اند و پارامترهای بهینه پیشنهاد گردیده اند.همچنین به منظور بررسی اثر مقیاس بر پاسخ ظرفیت باربری و مقادیر بهینه مربوط به چینش تسلیح از نرم افزار تحلیلی المان محدود استفاده شده است. در این راستا تاثیر پارامترهای مثل مدول کششی لایه تسلیح و عرض پی روی این مقادیر بهینه مورد ارزیابی قرار گرفت .بر اساس آزمایشهای انجام شده مشخص شد با کاهش فاصله لایه تسلیح از پی نسبت ظرفیت باربری افزایش و نشست پی کاهش می یابد و سطح گسیختگی عمیقتر می شود. همین اصلاح رفتار خاک در مورد کاهش فاصله بین لایه های تسلیح و افزایش تعداد لایه های تسلیح نیز مشاهده شد.همچنین با افزایش مقاومت لایه تسلیح مشاهده شد که ظرفیت باربری و نسبت ظرفیت باربری افزایش می یابند و با افزایش بیشتر مقاومت کششی از نرخ افزایشی آنها کاسته می شود. بنابراین می توان برای هر عرض پی یک مقدار بحرانی برای مقاومت کششی لایه تسلیح معرفی کرد. با تغییر عرض پی نشان داده شد که نسبت ظرفیت باربری با افزایش عرض پی کاهش می یابد. با انجام روش سرعتسنجی تصویری ذرات نشان داده شد که روشهای بررسی بصری و بازیابی عناصر تسلیح می توانند به عنوان ابزاری برای تعیین موقعیت سطح گسیختگی به صورت تقریبی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین تحلیلهای حاصل از این روش نشان داد که گسیختگی خاک مسلح و غیر مسلح به صورت پیشرونده است. با استفاده از تحلیلهای عددی به دست آمد که در صورتی که مرز مدل روی نتایج تاثیر نگذارد مدول کششی لایه تسلیح و عرض پی روی مقادیر بهینه فاصله بین لایه ها و تعداد لایه ها حاصل از مدلهای کوچک مقیاس تاثیر می گذارند و روی عمق بهینه اولین لایه بی تاثیر هستند. تراکم نسبی هم بر عمق بهینه اولین لایه بی تاثیر است ولی روی فاصله بین لایه ها تاثیرگذار خواهد بود.

چکیده خرابی های گودبرداری ها در سالهای اخیر نشان می دهد که نیاز به مطالعه بیشتر در زمینه طراحی و ساخت سیستم های نگهدارنده جانبی موقت می باشد. لذا یکی از مسائل مهم مهندسی عمران در مناطق شهری، پایدارسازی جداره های قائم و شیب دار خاکی می باشد. از آن جایی که مشخصات ژئوتکنیکی ساختگاه مهمترین و تاثیرگذارترین عامل در انتخاب و طرح سیستم پایدارسازی گود می باشد، انجام مطالعات دقیق و مناسب ژئوتکنیکی پیش از آغاز انتخاب، طراحی و عملیات اجرایی پایدارسازی گود نقش بسزایی در پیشبرد منطقی و مهندسی مراحل طرح و اجرای پایدارسازی دیواره خواهد داشت. در این تحقیق با مطالعه موارد اجرایی گودبرداری های پایدار و ناپایدار، به این نتیجه رسیده شد که بسیاری از ریزش های رخ داده در گودبرداری های ساختمانی به دلیل در نظر نگرفتن تمهیدات مناسب برای پایدارسازی جداره و یا اجرای نادرست سیستم های نگهدارنده می باشد. همچنین نادرست برآورد کردن پارامترهای ژئوتکنیکی خاک محل باعث قضاوت نادرست مهندسی در بسیاری از پروژه های ریزشی شده است. در این مطالعه با مقایسه تحلیل های تعادل حدی نیروهای رانشی وارد بر سیستم نگهدارنده گود با نتایج تحلیل های نرم افزار اجزاء محدود plaxis2d8.5، به این نتیجه رسیده شد که همانند تحلیل-های تعادل حدی، تحلیل های نرم افزاری نیز براساس دوران سیستم نگهدارنده گود و جابجایی ناحیه محرک و مقاوم خاک صورت می گیرد. همچنین با مقایسه نحوه توزیع نیروهای نیروهای رانشی وارد بر سیستم نگهدارنده گود در دو حالت حفاظت کل عمق جداره گود توسط سیستم نگهدارنده و حفاظت بخش پایین تر از عمق پایداری گود توسط سیستم نگهدارنده به این نتیجه رسیده شد که در خاک های چسبنده می توان از عمق پایداری گود به پایین از سیستم نگهدارنده برای حفاظت جداره گود استفاده کرد . در نهایت نیز در این تحقیق به مطالعه پارامتریک سه پروژه اجرایی پرداخته شده است. کلمات کلیدی: گودبرداری، سیستم نگهدارنده، تعادل حدی، تحلیل های plaxis.

به طور کلی محیط زمین در ابتدا تحت فشار ناشی از تنش های طبیعی بوده و هرگونه دست خوردگی مانند حفر تونل، این وضعیت تنش را مختل کرده و موجب همگرایی دهانه تونل و پدید آمدن تغییر مکان هایی در نیمرخ زمین می شود. این تغییر مکان ها در سطح زمین به صورت نشست ظاهر می شوند که در مواردی قابل توجه است. در این تحقیق به دلیل اهمیت موضوع جابجایی های اطراف تونل، رفتار محیط خاک در اثر حفر تونل ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با بررسی سوابق پژوهشی و تجربیات گذشته و همچنین ارائه نتایج و روابط به دست آمده توسط دانشمندان مختلف اهمیت موضوع نشان داده شده است. سپس به تحقیقات انجام شده در مورد وابستگی تغییر مکان تاج تونل و جابجایی سطح زمین پرداخته شده است. در این خصوص منحنی پاسخ زمین به عنوان جزیی از روش همگرایی-همجواری مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به کاربرد این روش در محیط سنگی عمیق، سعی شده استفاده از آن به محیط خاکی کم عمق نیز تعمیم داده شود. در ادامه با به کارگیری نرم افزار المان محدود phase2 مدلسازی تونل ها به صورت منفرد، دوقلو در حالت حفر همزمان و دوقلو در حالت حفر غیر همزمان صورت گرفته است. مدلسازی مسئله در نرم افزار phase2 با مدلسازی در نرم افزار flac3d مقایسه شده و همخوانی نتایج این دو با یکدیگر نشان داده شده است. تحلیل نتایج به دست آمده نشان می دهد که حفر غیرهمزمان تونل نسبت به حفر همزمان موجب افزایش فشار بیشتری خواهد شد. بدین صورت که حفر تونل پیشرو موجب افزایش فشار اولیه در محل حفر تونل پسرو شده در نتیجه نقطه شروع منحنی پاسخ زمین در شرایط متفاوت حفاری، یکسان نخواهد بود. هرچه خاک سفت تر شده و فاصله مرکز تا مرکز تونل ها افزایش یابد، شرایط منحنی پاسخ زمین برای تونل های مجاور هم به حالت تونل منفرد نزدیک شده و در خاک سخت در شرایطی که فاصله مرکز تا مرکز تونل ها بیشتر از دو برابر قطر باشد، می توان گفت منحنی پاسخ زمین با حالت تونل منفرد کاملأ یکسان خواهد بود. در شرایط عملی که همراه با پیشروی جبهه کار تونل پوشش موقت نیز نصب می شود، هرچه تأخیر حفاری بیشتر باشد، افت فشار در حین حفاری در تونلی که با تأخیر حفر می شود، بیشتر خواهد بود. این افت فشار به این دلیل است که پوشش تونل مجاور زودتر نصب شده لذا با رسیدن جبهه کار تونل دوم به آن مقطع و گذر از آن، شرایط تنش متعادل تری وجود خواهد داشت. با توجه به اینکه ظرفیت سیستم نگهداری استفاده شده در مدل ها کافی بوده و ضریب ایمنی آن بیش از دو است، شیب منحنی مشخصه سیستم نگهداری در مدل های موجود به سمت قائم میل می کند و این مطلب بیانگر این است که سختی پوشش زیاد بوده و با نصب پوشش جابجایی ها متوقف خواهد شد. در نهایت با توجه به اینکه در شرایط واقعی از سیستم نگهداری استفاده می شود، فاصله تأخیر حفاری در حدود دو برابر قطر بین جبهه کار دو تونل مجاور، پیشنهاد می گردد.

تاکنون سیستم¬های نگهداری گودبرداری زیادی گسترش یافته¬اند که چندین روش هم اکنون رایج¬ترند. این روش¬ها شامل تیر¬نگهبان و تخته¬گذاری، سپرزنی، دیوار شمعی حفرشده، دیوار دیافراگمی، مهار با خرپای فولادی، مهار متقابل و میخ¬کوبی در خاک می¬باشند که هرکدام دارای محدویت¬ها و مزایایی می¬باشند. اکثر تحقیقات به طور جداگانه به هر کدام از روش¬های سنتی مهار گود پرداخته¬اند و ترکیب آن¬ها کم¬تر مورد توجه بوده است. انکرها در سیستم¬هایی مانند دیوار دیافراگمی و سیستم شمع نگهبان و تخته¬گذاری، یک عامل فرعی محسوب شده و با هدف بهینه¬سازی نمودار لنگر به کار رفته است. در سیستم ترکیبی میخ¬کوبی- آنکراژ هم که اخیرا مورد توجه واقع شده، چینش یک در میان میخ و انکر صرفا در جهت قائم مد نظر بوده و با توجه به ساده¬تر بودن تحلیل دوبعدی، از ترکیب هم¬زمان میخ و انکر در راستای قائم و افق که مستلزم یک تحلیل سه¬بعدی است، چشم¬پوشی شده است. به علت شباهت میخ و انکر، می¬توان با یک تغییر حداقلی در مصالح، با به کار بردن انکرها همراه با میخ¬ها در چینش¬های مختلف، پارامتر حداکثر تغییرشکل جانبی دیوار را کاهش داد که این بررسی در این پژوهش مدنظر قرار گرفت. از جمله معایب سیستم میخ¬کوبی، نشست¬های اضافی در زمین مجاور گود می¬باشد. سیستم پیشنهادی جدید شمع- میخ¬کوبی، تا حدی این مشکل را برطرف می¬کند و می¬تواند در رفع محدودیت برخورد میخ¬ها با تاسیسات شهری نیز مدنظر قرار گیرد. در این پژوهش، روش تفاضل محدود با استفاده از نرم¬افزار flac3d جهت بررسی عملکرد این سیستم¬ها به کار گرفته شد. در گودهایی به عمق m20 و سربار kpa60 در زمین مجاور گود، تحلیل¬هایی انجام شد و نتیجه¬گیری گردید که با چینش جدید در سیستم ترکیبی میخ-کوبی- آنکراژ، تغییرشکل جانبی دیوار 14% کاهش یافت. هم¬چنین شمع¬ها در سیستم ترکیبی شمع- میخ-کوبی، باعث کاهش 8/25% در حداکثر نشست زمین مجاور گود می¬گردند.در مطالعه پارامتری انجام شده در این پژوهش نیز حداکثر طول بهینه میخ¬ها برابر 8/0 عمق گود و حداکثر طول گیرداری شمع¬ها برابر 75/0 عمق گود به دست آمد و نتیجه شد که طول بیشتر میخ¬ها و گیرداری بیشتر شمع¬ها از این مقادیر، در کاهش نشست اثری ندارند.

افزایش ظرفیت باربری پی در برابر نیروهای قائم، جانبی و لنگر، عملکرد مناسب تر تحت بار دوره ای، نصب دقیق، سریع و آسان و کم هزینه تر پی نسبت به گزینه های موجود از جمله شمع ها بویژه در آب های عمیق و در بعضی موارد قابلیت برچیدن آن برای استفاده مجدد، از جمله مزایای استفاده از پی های پاجداری است که استفاده از آن را در دریا گسترش داده است. با این حال تاکنون استفاده از این جداره ها برای پی های سطحی متعارف موجود در خشکی کمتر مورد توجه بوده و همچنین تاثیر این جداره ها در افزایش ظرفیت باربری این پی ها به طور کامل و مشروح بررسی نشده است. با توجه به اندک بودن تعداد تحقیقات انجام گرفته بر پی های پاجداری برای استفاده آن ها در سازه های موجود در خشکی و یا محدود بودن آنها به شکل خاصی از پی و یا نوع خاصی از خاک، تحقیقات گسترده تر و دقیق تر بر ظرفیت باربری این گونه از پی ها و عوامل موثر بر آن، جهت کاربردی کردن آنها برای استفاده در سازه های متعارف، لازم به نظر می رسد. در این پایان نامه، نتایج حاصل از تحلیل های عددی انجام گرفته بر پی های واقع بر سطح مجهز به جداره تحت بار قائم ارائه شده است. عوامل موثر بر ظرفیت باربری این دسته از پی ها، شامل پارامترهای مقاومتی و سختی خاک، شکل پی، عرض پی، زبری کف پی، ارتفاع جداره، زبری جانبی جداره، ضخامت جداره، صلبیت جداره، مدل رفتاری خاک محصور درون پی و نحوه آرایش جداره ها مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و از طریق مقایسه ظرفیت باربری پی پاجداری با ظرفیت باربری پی واقع بر سطح بدون جداره، میزان تاثیر نصب جداره تعیین شده و در قالب نسبت ظرفیت باربری ارائه شده است. علاوه بر آن ظرفیت باربری پی پاجداری در شرایط متفاوت زبری جداره با ظرفیت باربری پی واقع در عمق جداره مقایسه شده است. همچنین یک رابطه ظرفیت باربری اصلاح شده برای محاسبه ظرفیت باربری پی پاجداری پیشنهاد شده است. تحلیل های عددی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود abaqus و به روش صریح انجام شده اند. المان های چهارگرهی مربعی در تحلیل های متقارن محوری و کرنش مستوی و المان های هشت گرهی آجری در تحلیل های سه بعدی استفاده شده است. تحلیل ها در دو مرحله شامل مرحله ایجاد تنش های ژئواستاتیک و مرحله اعمال بارگذاری انجام شده اند. بارگذاری به روش کنترل جابجایی صورت گرفته است. پی ها در سه شکل دایره ای، مربعی و نواری و با کف صلب، و جداره ها در دو نوع صلب و انعطاف پذیر مدل شده اند. به منظور مدل سازی زبری جداره از المان های اندرکنش استفاده شده است. پی ها در سه عرض 5/0 و 1 و2 متر مورد بررسی قرارگرفته اند. جداره ها در سه عمق 5/0 و 1 و 2 متر مدل سازی شده اند. با اعمال تغییر در محل اتصال جداره از لبه پی به سمت داخل و ایجاد کناره در پی های پاجداری دایره ای و نواری و با نصب جداره در درون پی های پاجداری مربعی، تاثیر نحوه آرایش جداره بر ظرفیت باربری پی بررسی شده است. با جایگذاری مدل رفتاری مغزه خاکی محصور در پی پاجداری با مدل های رفتاری کاملا الاستیک و صلب، نحوه و میزان تاثیر مغزه خاکی در ظرفیت باربری بررسی شده است. بر اساس نتایج تحلیل ها، نصب جداره، ظرفیت باربری پی واقع بر سطح را در شرایط مورد بررسی از 1/1 تا 2 برابر، بسته به خواص خاک و پی، افزایش می دهد.

هدف ازاین پروژه بررسی رفتار خاک در رابطه با امواج و تنشهای ناشی از انفجا می باشد. دراین راستا ابتدا مسئله انفجار مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و روابط فشار و سرعت موج انفجار در خرجهای انفجاری و در محیط پیرامون آنها با استفاده از روابط ترمودینامیکی ارائه شده است . سپس نحوه توزیع امواج تنش ناشی از انفجار درخاک و روابط تئوری و تجربی موجود این زمینه مورد بحث و بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه گردیده اند . آنگاه یک فرمول کلی برای بدست آوردن اضافه فشار حداکثر با مشخصات فیزیکی خاک ازقبیل دانسیته و درجه رطوبت نیز مورد بررسی قرار گرفته و ضرایب مربوط به خاکهای مختلف بصورت جدول ارائه شده اند که می توان آنها را در طراحی سازه های مدفون مو استفاده قرار داد. ازآنجاکه منشاء تعریف پروژه بررسی اثرات گلوله های انفجاری مربوط به خرجهای درجا و کروی شکل می باشد لذا روش تحقیق آزمایش دراین زمینه مورد بررسی قرار گرفته و نحوه عملکرد سیستمهای اندازه گیری ارتعاشات انفجاری در خاک تشریح شده و درنهایت یک نمونه برنامه انجام آزمایشات دراین مورد ارائه گردیده است . در انتهای پروژه نتایج یک سری آزمایشات انجام شده در خاک شن ماسه ای گزارش گردیده و هماهنگی این نتایج با روابط قبلی مورد تایید قرار گرفته است . انجام آزمایشات کنترل شده در انواع خاک ها با مشخصات معلوم تحت اثر انفجار گلوله های انفجاری با اوزان و اشکال متفاوت می تواند قدمهای بعدی در مطالعات تکمیلی این پروژه باشد .