در تحقیق حاضر الگوریتم بهینه سازی سطح لغزش سه بعدی شیروانی ها به روش بیشترین شیب محلی برای پیداکردن سطح لغزش بحرانی با ضریب اطمینان کمتر مورد استفاده قرارگرفته است. این الگوریتم یک شیوه بهینه سازی ساده و در عین حال دقیق و کارآمد برای ارائه شکل واقعی تر توده های لغزش سه بعدی است. این فرآیند بهینه سازی از یک سطح لغزش بحرانی کروی اولیه برای شروع استفاده می کند و با بکارگیری یک رابطه پایداری سه بعدی که بطور همزمان تعادل نیرو و لنگر را در محاسبه ضریب اطمینان لحاظ می کند، به عنوان تابع هدف، طی چند مرحله با جابجایی مناسب گره ها، سطح لغزش غیرکروی و بحرانی جدید را معرفی می نماید. سطح گسیختگی پیشنهادی و توده لغزشی حاصل از آن انطباق بسیار زیادی با واقعیت داشته و دربردارنده ضریب اطمینان کمتری نسبت به سطح لغزش کروی است. شیوه جستجوی گرهی که در روش بیشترین شیب محلی بکار رفته است تحلیل و بهینه سازی سطح لغزش سه بعدی در خاکهای ناهمگن و در شرایط وجود آب زیرزمینی را با دقت بهتری امکان پذیر می سازد. این ویژگی می تواند بدلیل تغییر مشخصات خاک در شرایط واقعی شیب های خاکی در حالت سه بعدی به نتایج مناسب و قابل قبول منجر شود. همچنین شکل جدید سطح لغزش سه بعدی پس از انجام فرآیند بهینه سازی از نظر کینماتیکی موجه و منطقی می باشد. مقایسه نتایج حاصل از انجام این مطالعه با نتایج موجود در دیگر تحقیقات علمی نشان می دهد که فرآیند پیشنهادی ضمن برخورداری از مزایای سادگی و قابل فهم بودن، دارای دقت قابل ملاحظه ای می باشد و تحقیق انجام گرفته با توجه به بررسی همزمان حالت سه بعدی شیب بجای دو بعدی و مدل کردن و استفاده از مکانیزم لغزش غیرکروی بجای کروی برتری هایی نسبت به دیگر روشهای مشابه تحلیل پایداری شیب ها دارد.

روش های عددی همواره ابزاری مناسب جهت تحلیل انواع مدل ها و مسائل مختلف فیزیکی و مهندسی بوده اند. با کمک این روش ها می توان معادلاتی را که بر اساس رفتار این پدیده ها بدست آمده اند را تقریب زد. پیشینه استفاده از برخی روش های عددی قدیمی مانند روش اجزای محدود به دهه پنجاه میلادی باز می گردد. با گذشت زمان در کنار توسعه و بهبود روند حل این روش ها، روش های عددی جدیدتری نیز معرفی شده اند تا علاوه بر جبران برخی نقاط ضعف روش های قبلی، گامی به جلو در افزایش دقت تحلیل مسائل مختلف برداشته شود. روش های عددی بدون شبکه از روش های عددی جدید محسوب می شود که در دهه های اخیر معرفی شده اند. این روش ها به انواع مختلفی دسته بندی می شوند که بسته به روش موردنظر روند تحلیل متفاوت خواهد بود. در این روش ها معرفی محیط مسأله و تشکیل معادلات کلی با استفاده از گره های توزیع شده بر روی مرزها و درون ناحیه انجام می شود. این روش ها مزایای مهمی مانند پیوسته بودن نتایج تنش در آن ها، نبود مشکلات اعوجاج شبکه ها در تغییرشکل های بزرگ، عدم نیاز به شبکه بندی مجدد و موارد دیگر را به همراه دارد. روش گالرکین بدون شبکه یکی روش های مهم و پرکاربرد در این حوزه محسوب می گردد که مورد توجه زیادی قرار گرفته است. توابع شکل در این روش بر اساس تقریب کمترین مربعات متحرک (mls) ایجاد می شوند. همچنین شرایط مرزی ضروری در مسأله با روش های مختلفی مانند ضرایب لاگرانژ و ضرایب پنالتی اعمال می شوند. در این مجموعه ضمن معرفی انواع روش های عددی، بطور خاص روش گالرکین بدون شبکه و عوامل موثر در تحلیل با این روش بررسی شده است. در ادامه با معرفی نرم افزار mfree2d که بر مبنای روش های بدون شبکه ایجاد گردیده است، تحلیل تنش-کرنش مدل های مختلفی از توده خاک و تونل انجام گرفته و عوامل موثر مانند تأثیر تراکم توزیع گره ها در آن بررسی شده است، سپس این نتایج تحلیل با مقادیر مشابه که با استفاده از تحلیل به روش های اجزای محدود و تفاضل محدود حاصل شده است، مقایسه گردیده که همخوانی و دقت مناسب را نشان می دهد. همچنین در ادامه کد کامپیوتری نوشته شده با استفاده از برنامه matlab، جهت تحلیل تنش-کرنش دو بعدی و محاسبه نشست الاستیک خاک، معرفی شده و ضمن تشریح الگوریتم تحلیل، نتایج آن در مقایسه با روش اجزای محدود بررسی شده است. در پایان پس از نتیجه-گیری های نهایی، پیشنهادهایی جهت ادامه و توسعه این مجموعه ذکر شده است.

در سالهای اخیر روش میکروتونلینگ رشد سریعی نسبت به روشهای حفاری روباز داشته است. میکروتونلینگ روشی است برای نصب خطوط لوله، کانال ها و آبروهای زیرزمینی که درآن از جک های هیدرولیکی بسیار قوی برای راندن لوله هایی با طراحی مخصوص استفاده می شود. لوله ها در پشت مته حفاری قرار گرفته و همزمان با حفر زمین، توسط مته حفاری به درون زمین رانده می شوند. حاصل این روش احداث یک خط لوله انعطاف پذیر، ناتروا و به لحاظ سازه ای مقاوم است. در برخی از موارد درحین اجرای عملیات تأثیر منفی لرزش های حاصل از لوله رانی افزایش یافته و باعث بروز مشکلاتی مانند نشست و یا برآمدگی سطح زمین می شوند. جهت تخمین نشستهای سیستماتیک آنالیز حساسیت برای سنجش نسبت اهمیت پارامترهای مستقل در میزان نشست های سیستماتیک روش مناسبی است. نشستهای اندازه گیری شده در محل در صورتی که کمتر از 1/2 یا 1/3 مقادیر محاسبه شده باشند فرض بر این است که تغییرات حجم خاک ناچیز و قابل چشم پوشی است.نشستهای بیشتر از این مقدار و برای حالتی که نسبت عمق حفاری به قطر تونل بیشتر از 3 است، قابل قبول نمی باشد. در این مطالعه بااستفاده از مطالعات صحرایی و آزمایشهای آزمایشگاهی، خاک محل و سطح آب زیرزمینی شناسایی شده و بکمک تحلیل عددی تغییرشکلهای بوجودآمده در خاک در حین لوله رانی محاسبه می شود و بامقادیر واقعی حاصل از رفتارسنجی خاک مقایسه می گردد. سپس تاثیر پارامترهایی مانند سطح آب زیرزمینی، جنس خاک، میزان نفوذپذیری خاک، ضخامت لایه خاکی بالای لوله و قطر لوله در میزان تغییرشکل خاک اطراف لوله مورد بررسی قرار می گیرند.

شالوده های سطحی با هدف تامین ظرفیت باربری و معیار نشست طراحی می شوند. روش های متداول تخمین نشست شالوده های سطحی، از همبستگی میان نشست های اندازه گیری شده و برخی پارامترهای آزمون های صحرایی ساده همانند تعداد ضربات نفوذ استاندارد یا مقادیر مقاومت نوک مخروط، استفاده می کنند. در اغلب موارد، استفاده از روابط همبستگی، نشست بیشتری را پیش بینی می نمایند. ارزیابی مستقیم سختی حداکثر یا سختی در محدوده کرنش های بسیار کوچک خاک، بسیار موثرتر و قابل اعتمادتر از پارامترهای سختی حاصل از نتایج آزمون های صحرائی و یا آزمایشگاهی است. تکنیک های متعددی برای اندازه گیری سختی حداکثر در محل وجود دارد. روش امواج سطحی پیوسته فناوری نوینی در زمینه آزمون های ژئوفیزیکی لرزه ای محسوب می گردد. این روش با ایجاد ضربه بر روی سطح زمین با استفاده از ویبراتور الکترومکانیکی و دریافت پاسخ زمین با استفاده از گیرنده های خاصی (ژئوفون ها)، سرعت امواج رایلی زمین و سختی حداکثر را اندازه گیری می نماید. در این نوشتار با اندازه گیری سرعت موج برشی درجا، تعیین مدول برشی حداکثر و بر اساس تئوری الاستیسیته، روشی به منظور تعیین دقیق نشست شالوده های سطحی ارائه شده است. در رابطه پیشنهادی در این پایان نامه، سختی حداکثر لایه های خاک با توجه به سطح فشار وارده از سوی شالوده اصلاح می گردد. نشست آنی با استفاده از روابط تئوری الاستیسیته بر حسب عرض پی، میدان تنش و سختی اصلاح شده بدست می آید. همچنین بر مبنای اندازه سختی حداکثر اصلاح شده، روابطی به منظور پیش بینی ظرفیت باربری مجاز شالوده سطحی و مدول عکس العمل بستر پیشنهاد شد. به منظور اعتبارسنجی روش ارائه شده، نتایج حاصل از بررسی های میدانی؛ آزمون های بارگذاری در چهار ساختگاه مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته شد. انطباق مناسب بین نتایج آزمون بارگذاری و پیش بینی نشست، دقت خوب روش مذکور را نمایش می دهد. بطور کلی پیش بینی ها بر اساس پارامترهای اندازه گیری لرزه ای به مقدار نشست اندازه گیری شده تحت بارهای سرویس شالوده ها نزدیکتر است.

تخمین ظرفیت باربری نهایی شالوده های سطحی موضوع بسیاری از تحقیقات در حوزه مکانیک خاک و پی بوده است. برخی از محققین برجسته در این زمینه، اقدام به ارائه روابط و نمودارهایی به منظور تخمین ظرفیت باربری شالوده های سطحی کرده اند. اغلب این تحقیقات بر روی بسترهای همگن و یا حداکثر دو لایه انجام شده است. در سال های اخیر به دلیل بروز تغییراتی در نحوه ساخت و ساز، نیاز به تخمین ظرفیت باربری شالوده های واقع بر بسترهای چند لایه احساس می شود. در این نوشتار تخمین ظرفیت باربری نهایی شالوده های سطحی نواری واقع بر روی بسترهای چند لایه، با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی مورد نظر است. برای این منظور دو نوع از لایه بندی بسترهای خاکی، شامل لایه بندی ماسه روی رس و لایه بندی رسی، بررسی شده اند. ایجاد شبکه های عصبی نیازمند تعدادی داده ورودی است که توسط آنها شبکه مورد آموزش و اعتبارسنجی قرار گیرد. در این تحقیق به منظور ایجاد داده های مورد نیاز برای آموزش شبکه عصبی، از روش اجزاء محدود استفاده شده است و شبکه های عصبی برای هر دو حالت لایه بندی ماسه روی رس و لایه بندی رسی، به طور جداگانه آموزش دیده اند. در ادامه، روش رگرسیون چند متغیره که قادر است با برازش از میان نتایج حاصل از مدلسازی عددی، رابطه ای کاربردی بین پارامترهای ورودی و ظرفیت باربری نهایی برقرار نماید، معرفی شده است. در این روش برخی انواع توابعی که قادر به برقراری این ارتباط هستند، مورد بررسی قرار گرفته اند. اعتبارسنجی شبکه عصبی برای هر دو حالت لایه بندی ماسه روی رس و لایه بندی رسی نشان می دهد که این روش قادر است ظرفیت باربری نهایی شالوده های سطحی واقع بر روی بسترهای لایه ای را به نحو مطلوبی تخمین بزند. اثر هر یک از پارامترهای ورودی در مقدار ظرفیت باربری نهایی به کمک شبکه عصبی بررسی شده و نتایج حاصل از آن با نتایج حاصل از مدلسازی عددی و همچنین آنچه که از طبیعتِ رفتار شالوده انتظار می رود، مقایسه شده است. این مقایسه نشانگر عملکرد مناسب تکنیک شبکه های عصبی در ارزیابی اثر پارامترهای ورودی در ظرفیت باربری نهایی است. اعتبارسنجی فرمول های ارائه شده جهت تخمین ظرفیت باربری نهایی شالوده به روش رگرسیون چند متغیره نیز، نشانگر عملکرد مناسب این روش است.

بکارگیری ریزشمع ها در اوایل دهه 50 میلادی در کشور ایتالیا با توجه به روش های جدید برای تقویت پی ساختمانهای تاریخی و بناهای یادبود که در اثر خرابی های بوجود آمده در اثر زمان و خصوصا خسارت های حاصل از جنگ جهانی دوم گسترش یافت. مطالعات صورت گرفته در مورد ریزشمع ها به صورت آزمایشگاهی با مقیاس کامل و یا مدلسازی شده یا به صورت مطالعات عددی می باشد. در این پایان نامه به منظور بررسی رفتار ریزشمع در خاک های دانه ای، نخست ریزشمعی با ارتفاع 5/11 متر در زمین های ماسه ای و لای دار شمالی کشور (مازندران- جاده آمل- محمود آباد) ساخته شد. سپس آزمایش بارگذاری ریزشمع تحت اثر بار فشاری استاتیکی با استفاده از تجهزات مناسب و همچنین دستگاه ثبت داده (data loger) برای اندازه گیری نشست نوک ریزشمع، انجام پذیرفت. در ادامه تحقیق، به منظور آنالیز عددی ریزشمع مورد نظر، از نرم افزار تفاضل محدود flac 2d ورژن 5 استفاده گردید. با توجه به نتایج آزمایشگاهی خاک محل ، فرضیاتی برای مدلسازی در نظر گرفته شد. سپس با نظر داشتن نتایج آزمایش بارگذاری صحرایی نسبت به کالیبراسیون مدل عددی اقدام گردید. مقادیر مناسبی جهت مدلسازی ریزشمع ها در نرم افزار flac ارایه گردید

خاک های رمبنده، در حالت طبیعی نهشته هایی سست و دارای ساختار متخلخل بوده و بیشتر در مناطق خشک و بیابانی یافت می شوند. ذرات این خاک ها در حالت غیر اشباع توسط کشش مویینگی و در حالت خشک توسط عوامل سیمانتاسیون نظیر پیوندهای رسی و سیلتی و یا توسط مواد چسبنده مانند کربنات کلسیم به یکدیگر متصل گشته که این عامل سیمانتاسیون مقاومت ظاهری بالایی را در این خاک ها ایجاد می نماید. ولی به دلیل از بین رفتن آن به هنگام افزایش رطوبت، ساختار خاک فرو می ریزد. شهر سمنان به واسطه قرارگیری در منطقه خشک و رمبنده بودن خاک در بخش هایی از آن، در معرض خطرات ناشی از این پدیده قرار دارد. از این رو مطالعات بیشتر در زمینه شناخت و روش های مقابله با این پدیده از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق، روش تثبیت با مواد شیمیایی و معدنی جهت بهسازی خاک رمبنده مورد مطالعه، استفاده گردید و بدین منظور اثر میکروسیلیس، بنتونیت و خاکستر پوسته برنج بر روی تغییر حجم خاک مورد مطالعه بررسی شد. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان می دهد که پدیده رمبندگی در همه خاک ها ممکن است رخ دهد و بایستی این پدیده در خاک های با درصد رطوبت کم، چگالی خشک کم و نسبت تخلخل بالا مورد بررسی قرار گیرد. بر اساس نتایج آزمایش ها بر روی نمونه های تثبیت شده، افزودن خاکستر پوسته برنج بر حدود اتربرگ خاک ماسه ای لای دار مورد مطالعه تأثیری نداشته، افزودن میکروسیلیس بیش از 2 درصد وزنی خاک، باعث کاهش حد روانی خاک شده و در حالت ترکیبی شامل 3 درصد میکروسیلیس ثابت و درصدهای متغیر بنتونیت، با افزایش درصد بنتونیت حدود اتربرگ افزایش داشته است. همچنین بر اساس این نتایج، افزودن میکروسیلیس تا 4 درصد وزنی خاک، باعث کاهش رمبندگی شده و نسبت های بیشتر رمبندگی را افزایش داده است. در حالت ترکیبی و همچنین در حالت افزودن خاکستر پوسته برنج، به ترتیب با افزایش درصد بنتونیت و خاکستر پوسته برنج پتانسیل رمبندگی به طور پیوسته روند کاهشی داشته است.

سرعت موج برشی یکی از پارامترهای مهم در مطالعات ژئوتکنیکی و ارزیابی خصوصیات خاک از جمله اثرات ساختگاهی و تعیین پروفیل لایه های زیر سطحی می باشد. متداول ترین روش در ارزیابی سرعت موج برشی، روش لرزه نگاری درون چاهی است که نیاز به حفر گمانه برای انجام این روش، باعث کاهش انعطاف پذیری و افزایش هزینه آن شده است، اما شاید مهمترین ویژگی آن نتایج حاصل از این روش است که دارای دقت بالایی است. لذا بجای چنین روشی که مخرب محسوب می شود، یک روش غیر مخرب در اندازه گیری سرعت موج برشی به نام روش آنالیز طیفی امواج سطحی قابل استفاده می باشد که یک راهکار جدید و چند منظوره بر مبنای تولید وثبت امواج لرزه ای در سطح، تحلیل اختلاف فازسیگنال های حاصله در حوزه فرکانس و وارون سازی نتایج است. در این پایان نامه ابتدا نحوه انتشار امواج رایلی در محیط های چند لایه و همچنین چگونگی به کارگیری این امواج در ارزیابی خصیوصیات مکانیکی لایه ها مورد ارزیابی قرار گرفته است، سپس با استفاده از آنالیز فوریه و معرفی توابع خود همبستگی و همبستگی متقابل در حوزه زمان و فرکانس، نحوه بدست آوردن منحنی پراکندگی صحرایی در نقاط مختلف بیان شده و آنگاه برنامه کامپیوتری لازم جهت برآورد این منحنی توسط نرم افزار matlab معرفی شده است. در ادامه با ذکر چیدمان منبع مولد انرژی و ژئوفون ها و همچنین نحوه برداشت داده ها منحنی های پراکندگی مربوط به محل احداث ساختمان کلاسهای مهندسی از دانشگاه سمنان با استفاده از این برنامه محاسبه شده است. این منحنی ها با استفاده از یک روش ریاضی ساده وارون سازی شده و پروفیل های سرعت موج برشی در محل های مورد نظر بدست آمده اند. در نهایت پروفیل بدست آمده از این فرایند با پروفیل سرعت موج برشی بدست آمده از روش نفوذ استاندارد مقایسه شده است، تا میزان صحت و دقت روش آنالیز طیفی امواج سطحی مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج این پژوهش نشان می دهد، انطباق قابل قبولی بین نتایج حاصل از این راهکار به عنوان یک روش غیر مخرب و روش نفوذ استاندارد به عنوان یک روش مخرب وجود دارد. بنابراین با استفاده از روش آنالیز طیفی امواج سطحی می توان پروفیل سرعت موج برشی را بدون نیاز به حفر گمانه به دست آورد و در هزینه های حفر گمانه و هزینه های جانبی آن صرفه جویی کرد.

پدیده خزش یا رفتار وابسته به زمان همیشه در هر مصالحی از جمله خاک ها از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. این پدیده که در خاک ها از آن به عنوان تحکیم ثانویه یاد می شود بیشتر در خاک های ریزدانه مورد توجه بوده و می تواند در درازمدت اثرات خود را روی سازه نشان دهد. در این تحقیق سعی شده تا به بررسی و تخمین مشخصات تحکیمی خاک های ریزدانه استان سمنان با تکیه بر تحکیم ثانویه پرداخته شود. برای این منظور، نمونه هایی بازسازی شده از چهار نوع خاک ریزدانه رسی که جهت استفاده در منابع قرضه سد خاکی در منطقه مُجن واقع در استان سمنان مورد مطالعه قرار گرفته بود، تهیه شده است. با بدست آوردن مقادیر ضرایب تحکیم اولیه و ثانویه و مقایسه آنها با مقادیر موجود در ادبیات فنی، روابطی جهت تخمین هر چه بهتر این پارامترها ارائه گردید. در ادامه با توجه به اینکه امروزه نسبت )(ثانویه تحکیم ضریب)/(فشردگی ضریب) (c_?/c_c به عنوان مقداری منحصر به فرد برای هر خاک پذیرفته شده است، به برقراری ارتباط میان این نسبت و مشخصات شاخص خاک های مورد بررسی پرداخته شد. نتایج حاصله حاکی از آنست که خاک مورد مطالعه برای استفاده در سازه های خاکی از جمله سد خاکی، کانال های آبیاری و ... مفید بوده و نسبت کلی c_?/c_c برای منطقه مورد بررسی برابر 035/0 می باشد که یافتن این نسبت، در محاسبه میزان نشست کلی و بخصوص نشست خزشی خاک تأثیر بسزایی دارد.

در سالهای اخیر گسترش شهرها، افزایش جمعیت شهری و به تبع آن افزایش قیمت زمین های شهری و بالا رفتن هزینه های اجرا، سازندگان و پیمانکاران را مجبور به ساخت طبقات ساختمانی در زیر سطح زمین با عمق های مختلف و با کاربری های گوناگون کرده است. همچنین نیاز به ساخت تقاطع های غیر همسطح، تونل های عابر پیاده، تونل های عبور وسایل نقلیه، تونل های مترو و غیره و همچنین رفتار پیچیده خاک و حوادثی که به دلیل گسیختگی خاک در اقصی نقاط دنیا رخ داده است اهمیت استفاده از سازه های نگهبان و روش های تسلیح خاک را روشن می کند. در این پژوهش هدف ارائه یک سیستم جدید سازه نگهبان برای اجرای مطمئن و بهینه گود برداری ها است. به این منظور سه نوع سازه نگهبان در نظر گرفته شده که با استفاده از نرم افزار plaxis 3d مدل سازی شده است. سیستم های سازه نگهبان در این مدل سازی ها عبارت است از سیستم های میخ کوبی، شمع نگهبان و سیستم ترکیبی شمع و میخ کوبی که یک سیستم سازه نگهبان جدید می باشد. هر یک از این سه سیستم، سه بار برای عمق های 10، 15و 20 متری مدل سازی شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل مدل ها با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج و تغییر مکان ها در سیستم ترکیبی جدید تا حدود 80 درصد نسبت به روش اجرای شمع نگهبان بهبود یافت. همچنین تغییر مکان ها برای عمق های گود بالاتر از 15 متر در سیستم ترکیبی جدید تا حدود 15 درصد از سیستم میخ کوبی کمتر است.

دیوار خاک مسلح سازه انعطاف پذیر و مرکبی است که از سه عنصر اساسی خاک ، مسلح کننده ها و پوشش دیوار تشکیل یافته است . دیوارهای خاک مسلح معمولا با استفاده از تسمه های فلزی و پلیمری مسلح می شوند .این تسمه ها با قرار گرفتن در فواصل معین در داخل خاکریز ،منجر به حفظ پایداری آن در مقابله بارهای خارجی می گردند . اساسی ترین تفاوت تسمه های فلزی و پلیمری ، به سختی آنها مربوط است . رفتار داخلی دیوار خاک مسلح در وهله اول وابسته به خصوصیات خاکریز و مسلح کننده ها و اندرکنش ما بین آنها است . در این مطالعه با مدلسازی عددی دیوار خاک مسلح شده با تسمه های فلزی و پلیمری به بررسی رفتار داخلی آن، عمدتا از سه منظر جابه جایی افقی دیوار ، پایداری داخلی و نیروهای ایجاد شده در تسمه ها پرداخته می شود. همچنین با انجام مطالعات پارامتریک گسترده ، زمینه برای شناسائی میزان تاثیر خصوصیات مختلف خاک و تسمه های مسلح کننده فلزی و پلیمری بر رفتار داخلی دیوار فراهم آمده و رفتار این دو نوع دیوار با هم مقایسه می شود . به منظور بدست آوردن نتایج دقیق، اجرای مرحله ای دیوار در مدلسازی لحاظ شده و همچنین از اندازه های واقعی پارامتر اندرکنش بدست آمده از نتایج آزمایشگاهی برای تسمه های مورد استفاده که از مطالعات قبلی استخراج شده ،استفاده گردیده است. یکی از نوآوریهای این تحقیق، پیش بینی رفتار دیوار خاک مسلح بعد از پارگی هر یک از تسمه های قرار گرفته در ترازهای مختلف دیوار است که از ماحصل آن می توان به میزان اهمیت هر یک از تسمه ها در ساختار دیوار پی برد. نتایج این تحقیق نشان داد که رفتار کلی دیوار های خاک مسلح شده با تسمه فلزی و پلیمری بسیار به هم دیگر شبیه می باشد با این تفاوت عمده که جابه جایی افقی دیوارهای خاک مسلح با تسمه پلیمری به مراتب بیشتر از تسمه های فلزی می باشد . همچنین مطالعات پارامتریک نشان داد که انتخاب خاکریز مناسب با خصوصیات مقاومتی مطلوب به اندازه حجم بکار رفته تسمه ها ،در بهبود رفتار دیوار موثر است. و این که پارگی هر یک از تسمه ها منجر به افزایش جابه جایی های افقی و کاهش ضریب اطمینان داخلی دیوار می گردد .

هدف اصلی این مطالعه ارزیابی رفتار پی سطحی بر روی خاکهای مستعد روانگرایی می باشد. در این ارتباط چهار سری آزمایش بر روی ماسه بابلسر طراحی و اجرا شده است. موارد متغیر در این آزمایش ها عرض پی، ru و نوع بارگذاری می باشد. برای انجام آزمایشات فوق جعبه آزمایشی ساخته شده که قابلیت کنترل موارد ذکرشده را داشته باشد. در تست های سری اول از یک پی مربعی به ابعاد 15*15 سانتی متر استفاده شده و میزان ru خاک تغییر می کند و در نهایت نمودار تنش-نشست خاک به دست می آید. تست های سری دوم همانند سری اول است با این تفاوت که از پی نواری با ابعاد 85*15 سانتی متر استفاده شده است. تست های سری سوم و چهارم همانند تست های سری قبل است با این تفاوت که نوع بارگذاری پی تغییر کرده است به طوری که بار با توجه به ضریب اطمینان اعمال شده تا مقداری افزایش یافته و سپس ثابت نگه داشته شده است. در انتها نتایج به دست آمده از آزمایش با نتایج حاصل از برنامه geoslope مورد مقایسه قرارگرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایشات مشاهده می شود که ظرفیت باربری با افزایش ru کاهش پیدا می کند. این تأثیر در پی های مربعی نسبت به پی های نواری مشهودتر است. در تمامی تست ها با اعمال بار فشار آب زیر پی کاهش پیدا می کند و این کاهش از باری به بعد ثابت می شود. بر اساس تحلیل نتایج به نظر می رسد می توان با انتخاب ضریب اطمینانی مناسب نسبت به نشست های اتفاق افتاده آسوده خاطر بود. با مقایسه نتایج حاصل از برنامه و آزمایشات می توان دریافت برنامه geoslope از مقدار ru ای به بعد میزان ظرفیت باربری را به شدت کاهش می دهد در صورتی که در تست های آزمایشگاهی مقادیر حاصله اعدادی بسیار بزرگ تر می باشد. این مطالعات می تواند با انجام تست های تکمیلی برای ru و نسبت های b/l متفاوت تر توسعه پیدا کند.

در سال های اخیر استفاده از گروه شمع ها به صورت ترکیب با پی های رادیه به دلیل عملکرد مناسب در کنترل و کاهش نشست ها و افزایش ظرفیت باربری پی، گسترش یافته و صرفه جویی اقتصادی نیز داشته اند. یکی از مباحث مهمی که در طراحی شمع های این سیستم ترکیبی مطرح است اجرای آن در خاک های مسئله دار ازجمله خاک های ماسه ای اشباع و در نتیجه، بحث احتمال وقوع روانگرایی خاک تحت بار های لرزه ای می باشد. در این نوع خاک ها تحت بار های لرزه ای مقاومت برشی خاک کاهش ناگهانی یافته، خاک روانگرا شده و تغییر شکل¬های قابل توجهی می یابد و در نتیجه نیروهای مخربی به شمع¬های مورد استفاده در سیستم پی شمع وارد می آید. استفاده از این سیستم بخصوص در نواحی که لایه های سطحی مقاومت کافی نداشته یا سطح آب بالا بوده یکی از انتخاب های اول مهندسین ژئوتکنیک است علاوه بر این، برای سازه های دریایی نظیر سکوها یا اسکله ها معمولاً چاره ای جز استفاده از این نوع پی ها وجود ندارد. ازاین رو باید شناخت کافی از اندرکش های این سیستم داشته و رفتار آن ها در این خاک ها به خوبی شناخته شود. در طی چند دهه اخیر، مطالعات فراوانی بر روی این نوع سیستم توسط محققین انجام شده است که در اکثر مطالعات عددی و غیرعددی انجام شده روی عملکرد شمع- خاک در خاک های روانگرا، بیشتر به تحقیق در مورد اندرکنش شمع های تکی و گروهی پرداخته شده و اثر پدیده روانگرایی را روی شمع ( مانند: خرابی، بار، جابجایی، نشست ...) بررسی نموده اند و کمتر از این دیدگاه که یک گروه شمع، بخصوص گروه ریزشمع در کاهش پتانسیل روانگرایی موثر بوده پرداخته شده است. کاهش یا افزایش پتانسیل روانگرایی خاک ها به هنگام استفاده از سیستم پی شمعی با توجه به اندرکنش های پیچیده آن در سالیان اخیر مورد سوال محققین بوده و تحقیقات کمی در رابطه آن انجام شده که نتایج متناقضی نیز با یکدیگر داشته اند، زیرا در پروفیل های خاک و یا برای موج های زلزله خاصی بررسی شده اند، علاوه بر آن در هیچ یک از این تحقیقات از ریزشمع استفاده نشده و به فواید ریزشمع در کاهش پتانسیل روانگرایی خاک ها اشاره ای نداشته اند. باتوجه به استقبال فراوان به استفاده از ریزشمع به جای شمع طی ده های اخیر به دلیل اثرات مفیدی که ریزشمع هم در از نظر فنی هم از نظر اقتصادی نسبت به سازه های نگه دارنده مشابه دارد، لزوم انجام تحقیقاتی در این زمینه محسوس است، لذا این امر به عنوان یکی از اهداف اصلی انجام این پایان نامه در نظر گرفته شده است. بدین منظور در ابتدای این پایان نامه با نگاهی بر سیستم پی شمعی و ریزشمع ها، اندرکنش های این سیستم به همراه مزایای آن ها در حالت کلی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه توضیحی پیرامون روانگرایی و اثرات نامطلوب آن بر عملکرد سیستم پی شمعی خواهد شد و در پایان نیز با استفاده از نرم افزار flac 2d که مبتنی بر روش عددی تفاضل محدود است ابتدا صحت سنجی با مدل سازی چند نمونه پروژه واقعی انجام شده است، سپس به بررسی عملکرد سیستم پیشمعی در خاک های مستعد روانگرایی تحت بار های لرزه ای مختلف پرداخته و تأثیر آرایش شمع ها و ریزشمع ها در کاهش تغییر شکل های حجمی خاک و در نتیجه کاهش پتانسیل روانگرایی آن بررسی می شود. نتایج حاصل شده نشان می دهد با یک چیدمان مناسب از گروه شمع و ریزشمع می توان پتانسیل روانگرایی خاک های مسئله دار را کاهش داد.

از سال 1970 میخ کوبی به صورت گسترده در پایداری شیب ها و گودبرداری ها در سرتاسر جهان استفاده می شود. تا کنون مطالعات تجربی و تحلیل ها عددی فراوانی به منظور درک بهتر رفتار دیواره های میخ کوبی انجام گرفته است. یکی از پارامترهای مهم در تحلیل دیواره گود بدست آوردن ضریب اطمینان می باشد. این در حالی است که ضریب اطمینان خود وابسته به سطح گسیختگی بحرانی می باشد. اغلب محققین در روش عددی براساس حداقل ضریب اطمینان سطح لغزش بحرانی را مشخص کردند. در حال حاضر، تحلیل عملکرد دیواره گود معمولاً در حالت دو بعدی انجام می گیرد. حال آنکه تحلیل دیواره گود، مسئله ای سه بعدی بوده و تحلیل آن به صورت دو بعدی خالی از اشکال نیست. با توجه به مطالعات گذشته، این سازه ها رفتار لرزه ای مطلوبی از خود نشان می دهند به طوری که حتی در زلزله های قوی هم به طور ناگهان گسیخته نمی شوند. در این مطالعه، روشی برای تعیین سطح لغزش بحرانی بر اساس روش عددی تحلیل دوبعدی و تحلیل سه بعدی ارائه شده است، و با استفاده از این روش، مقایسه سطح لغزش تحلیل دو بعدی و تحلیل سه بعدی صورت گرفته است. با در نظر گرفتن سطح لغزش دیوار میخ کوبی شده در تحلیل دو بعدی و سه بعدی در طرح های میخ کوبی مختلف و عرض گود متفاوت ارزیابی شده است. در نهایت، دیوار دائمی پایدار استاتیکی تحت بارگذاری های متفاوت دینامیکی بررسی شده است تا عملکرد این دیوار شناسایی شود. جهت مقایسه شتاب نگاشت ها برای دو نوع بررسی انتخاب شده است. بررسی اول برای بررسی انواع متفاوت( g1/0، g2/0، g35/0، g5/0، g6/0) شتاب حداکثر زمین (pga) در پریود متوسط ثابت 65/0 می باشد. این پریود برابر با پریود طبیعی خاک می باشد. به عبارت دیگر، این بررسی پاسخ دیوار میخ کوبی شده در شتاب حداکثر زمین متفاوت در هنگام رخ دادن پدیده تشدید می باشد. در بررسی دوم با توجه به پهنه بندی مناطق بر اساس خطر نسبی زلزله، شتاب نگاشت های انتخاب شده با پریود متوسط 3/0، 39/0، 526/0، 658/0 و 96/0 ثانیه به شتاب نگاشت g35/0 که مربوط به شهر تهران می باشد مقیاس شده اند، و به مدل اعمال می شود.نتایج نشان می دهد روش ارائه شده برای تعیین سطح گسیختگی بحرانی روش مناسبی می باشد. سطح گسیختگی تحلیل دوبعدی بزرگ تر از سطح گسیختگی سه بعدی می باشد و حداکثر حجم گسیختگی در میانه گود در عرض ها 18 متر و بزرگ تر از آن برابر با سطح گسیختگی تحلیل دوبعدی می باشد. شکل گسیختگی به صورت قاشقی می باشد که در تحلیل دو بعدی در نظر گرفته نمی شود. دیوار میخ کوبی شده در تحلیل دو بعدی اثر بعد سوم را به خوبی نشان نمی دهد و این امر باعث ایجاد تغییر شکل قابل توجهی نسبت به تحلیل های دو بعدی در عرض های 18 متر و بزرگ تر از آن می شود. پاسخ لرزه ای دیوار میخ کوبی شده تابع pga و پریود متوسط شتاب نگاشت ها می باشد. با افزایش pga و پریود متوسط تغییر شکل دیواره گود افزایش می یابد و میخ ها قبل از رسیدن به مقاومت جاری شدن، دیواره ها دچار گسیختگی بیرون آمدگی می شوند.

تهیه نقشه های پهنه بندی پارامترهای ژئوتکنیکی شهر سمنان و ایجاد یک بانک اطلاعات ژئوتکنیکی برای شهر سمنان هدف این پایان نامه می باشد. بدین منظور اطلاعات 110 گمانه ژئوتکنیکی و 35 آزمایش لرزه نگاری جمع آوری شده است. جهت شناخت خاک منطقه علاوه بر مطالعات آماری، با استفاده از داده های موجود و روش های درونیابی هندسی و آماری اقدام به پهنه بندی پارامترهای ژئوتکنیکی شهر سمنان، با استفاده از برنامه arcgis 10.2 گردیده است و بدین ترتیب اطلاعات تخمین اولیه پارامترهای ژئوتکنیکی در شهر سمنان فراهم شده است. تهیه چنین سیستم اطلاعات پایه ای، ضمن اینکه قابلیت تکمیل شدن و بروز شدن را دارا می باشد، می تواند شرایط تخمین بهتر پارامترهای ژئوتکنیکی را در محدوده های پهنه بندی شده فراهم آورد. سه پارامتر زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی و درصد رطوبت، با استفاده از روش های کریجینگ و idw پهنه بندی شدند و نتایج حاصل شده جهت انتخاب بهترین روش پیش بینی با یکدیگر مقایسه شدند. علاوه بر این، با استفاده از داده های لرزه نگاری، نقشه های هم سرعت موج برشی و نقشه های هم عمق برای سرعت موج برشی به دو روش تین و کریجنگ ایجاد شدند. با استفاده از نقشه های هم سرعت موج برشی، عمق سنگ بستر لرزه ای با سه معیار متفاوت، برای گستره شهر سمنان تعیین گردید. سپس با استفاده از میانگین سرعت موج برشی تا عمق 30 متر اقدام به تعیین رده بندی زمین بر اساس استاندارد 2800 و آیین نامه اروپا گردید. ژرفای سنگ بستر لرزه ای در شهر سمنان بر اساس استاندارد 2800، از حدود 5 تا 30 متر اندازه گیری شده است. میانگین سرعت موج برشی تا ژرفای 30 متر، بین 427 تا 804 متر بر ثانیه متغیر است. با توجه به نتایج به دست آمده، نوع زمین در شهر سمنان بر اساس استاندارد 2800 و آیین نامه اروپا رده بندی و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که گستره شهر سمنان با توجه به استاندارد 2800 غالباً در گروه ii و در ناحیه ای به مساحت تقریبی 2.5 کیلومتر مربع در گروه i رده بندی می شود و بر اساس آیین نامه اروپا، به طور عمده در گروه b رده بندی می شود. از دیگر نتایج بدست آمده از این بررسی ها می توان به مقایسه نتایج حاصل از انجام آزمون نفوذ استاندارد در گمانه های حفاری شده و سرعت موج برشی بدست آمده از کاوش های لرزه نگاری و ایجاد همبستگی بین عدد آزمون نفوذ استاندارد و سرعت موج برشی اشاره نمود و رابطه vs= 111.75n^0.3593 حاصل آن می باشد.

رفتارنگاری سدهای خاکی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. رفتارنگاری به بررسی عملکرد سد در مراحل مختلف ساخت، اولین آبگیری و دوران بهره برداری اطلاق می شود. رفتارسنجی سدها به سه دلیل اصلی صورت می پذیرد. بررسی رفتار سد به لحاظ مسائل ایمنی، مقایسه عملکرد واقعی سد با پیش بینی های طراحی وتجربه ای برای طرحهای آینده دلایل اصلی رفتارنگاری می باشد. در این تحقیق رفتارنگاری سد درونگر در دوران ساختمان مورد ارزیابی قرار گرفته است . ارتفاع سد درونگر 55 متر و طول تاج 424 متر می باشد . برای رفتارنگاری سد در حدود 144 ابزار دقیق شامل انواع پیزومتر ها، سلول های اندازه گیری فشار کل توده خاک، انحراف سنجها ونشست سنج ها در 4 مقطع مختلف قرار داده شده است. رفتارنگاری سد با استفاده از اطلاعات ابزار دقیق و تحلیل عددی انجام گرفته است. تحلیلها در دو محیط تنش کل و موثر انجام گرفته است. در انجام تحلیل ها از sigma/w که یک نرم افزار المان محدود، که عمدتاً برای آنالیز تنش ـ تغییر شکل در پروژه های مهندسی ژئوتکنیک است، استفاده می شود. بررسی انجام گرفته نشان داد که فشار های منفذی هسته در زمان ساخت از مقادیر پیش بینی شده در طراحی در اکثر موارد، کمتر می باشند. بیشترین ضریب فشار آب حفره ای سد در محدوده 0/3 تا 0/6 می باشدکه با مقدار 0/5 که برای طراحی در نظر گرفته اند همخوانی دارد. نشست هسته که از اطلاعات ابزار دقیق و تحلیل ها بدست آمده در مقطع 3a و 7a ،11 و 14 به ترتیب برابر 60 و 114و 42 ،37 سانتیمتر می باشد . این مقدار نشست برای مقاطع به ترتیب برابر1 و 2 و 0/7و 0/82 درصد ارتفاع سد می باشد. بررسی تنشهای کل نشان داد که ضریب قوس زدگی واقعی سد در حدود 0/7 می باشد که با توجه به میزان قوس زدگی سدهای دیگر دنیا در محدوده قابل قبولی قرار دارد.

سازه های نگهبان، یکی از ارکان اصلی در پروژه های مهندسی عمران هستند که در مواردی نظیر کوله پل ها، اسکله ها، افزایش حریم راه ها و غیره کاربرد دارند. دیوارهای خاکی مسلح، از جمله سازه های نگهبان خاکی هستند که علاوه بر صرفه اقتصادی و کارایی، انعطاف پذیری بیشتری نسبت به سازه های نگهبان سنتی دارند. در این تحقیق، ایده مدل شبیه ساز-بهینه ساز aladini 2009 استفاده شد و با اعمال تغییراتی در الگوریتم اجتماع ذرات بکار رفته در آن جهت ارتقا عملکرد مدل، به بهینه سازی دیوار خاک مسلح ژئوگریدی پرداخته شده است. نتایج حاصل از مدل شبیه ساز-بهینه ساز انتخابی در این تحقیق نشان دهنده کاهش 9 تا 19 درصدی در هزینه های اجرایی دیوارهای خاک مسلح با ژئوگرید می باشد. همچنین با در نظر گرفتن جمعیت الگوریتم در بازه [64-32]، هزینه های اجرا بین 5 تا 10 درصد کاهش می یابد و نیز اعمال ضرایب اعتماد c1 در بازه [1-75/0] و c2 در بازه [5/1-1]، نشان دهنده کاهش 3 تا 9 درصدی در هزینه های اجرا می باشد. ارزیابی اقتصادی هزینه های طرح نیز بین سه دیوار خاک مسلح با ژئوگرید و دیوار خاک مسلح با تسمه فلزی و نیز دیوار طره ای بتن آرمه نشان داد که در این بین، دیوار طره ای بتن آرمه و دیوار خاک مسلح با ژئوگرید به ترتیب بیشترین و کمترین هزینه اجرا را به خود اختصاص می دهند.

افزایش روز افزون جمعیت در مناطق شهری و نیاز به توسعه زیرساخت ها و از طرفی کمبود و فقدان زمین های دارای خاک با کیفیت و مناسب موجب شده است که مهندسان به دنبال یافتن راه حل هایی مطمئن و ایمن برای ساخت و ساز بر روی خاک های نرم باشند. خاک مسلح متشکل از ژئوسنتتیک متکی بر شمع یکی از سیستم های نوین بهسازی خاک های نرم به حساب می آید به طوری که فونداسیون های سخت و موثری برای استفاده در مناطق با خاک با مقاومت برشی پایین فراهم می کند. در این پایان نامه، تحلیل عددی خاکریز مستقر بر شمع مسلح شده با ژئوسنتتیک به منظور بررسی رفتار این نوع فونداسیون و عوامل موثر بر عملکرد آن با استفاده از روش اجزای محدود در حالت سه بعدی انجام شده است. برای درک بهتر مکانیزم این روش بهسازی، به علت کم بودن نفوذ پذیری خاک نرم بستر، رفتار تحکیمی و وابسته به زمان خاکریز مستقر بر شمع مسلح شده با ژئوسنتتیک نیز در نظر گرفته شده است. برای مصالح خاکریز و خاک نرم بستر از الگوی مور-کلمب (کشسان – مومسان) و برای شمع و ژئوسنتتیک از الگوی ارتجاعی خطی بهره گرفته شده است. سپس نتایج به دست آمده از تحلیل عددی با نتایج یک مطالعه موردی اعتبار سنجی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مسلح کردن خاک با ترکیب شمع و ژئوسنتتیک باعث کاهش تنش های وارده بر خاک نرم و در نتیجه کاهش نشست کلی و تفاضلی می شود. از طرفی دیگر وجود تقویت کننده باعث افزایش بار وارده به شمع ها می گردد. با افزایش مدول الاستیسیته خاک بستر (افزایش سختی سیستم) مشاهده می گردد که وجود ژئوسنتتیک بر عملکرد خاکریز اثر کمتری دارد.

تثبیت خاک به اصلاح و بهبود خوصوصیات فیزیکی و مهندسی خاک جهت تامین یک رشته اهداف از پیش تعیین شده اطلاق می شود. در سال های اخیر استفاده از نانو مواد و الیاف مصنوعی در مهندسی ژئوتکنیک مورد توجه قرار گرفته است. این تحقیق به منظور بررسی اثر الیاف بازیافتی پلی استر، نانو سیلیس، الیاف شیشه، استفاده همزمان الیاف بازیافتی پلی استر و نانو سیلیس و استفاده همزمان الیاف شیشه و نانو رس بر خصوصیات مهندسی خاک از جمله مقاومت برشی و مقاومت فشاری از خاک رس با حد روانی پایین استفاده شده است. الیاف شیشه و نانو رس با درصدهای 5/0، 0/1 و 5/1 با خاک مخلوط شدند و الیاف بازیافتی پلی استر و نانو سیلیس به ترتیب با درصدهای 1/0، 3/0، 5/0 و 5/0، 7/0، 0/1 با خاک مخلوط شدند. نتایج آزمایش ها نشان نشان می دهند که با افزودن 5/0% الیاف بازیافتی پلی استر مقاومت برشی و فشاری خاک به ترتیب با ضریب 8/1 و 74/1افزایش می یابند. با افزودن الیاف شیشه، بهینه ترین مقاومت در 0/1% الیاف شیشه اتفاق می افتد که در این درصد از الیاف مقاومت برشی و فشاری به ترتیب با ضریب 57/1 و 56/1 افزایش می یابند. افزایش در مقدار نانو سیلیس باعث افزایش رطوبت بهینه و حداکثر وزن مخصوص خشک خاک تثبیت شده می شود. با افزودن 7/0% نانو سیلیس، مقاومت برشی و فشاری خاک با ضریب 76/1 و 56/1 افزایش می یابد. با افزون 0/1% نانو سیلیس و 3/0% الیاف بازیافتی پلی استر مقاومت برشی خاک با ضریب 9/2 افزایش می یابد. بیشترین افزایش مقاومت در مقاومت فشاری نهایی و باقیمانده در 7/0% نانو سیلیس و 3/0% الیاف بازیافتی پلی استر مشاهده می شود و ضریب افزایش به ترتیب 66/2 و 82/2 می باشد. با افزودن 0/1% نانو رس و 0/1% الیاف شیشه مقاومت برشی و فشاری خاک به ترتیب با ضریب 92/1 و 33/2 افزایش می یابد.

با توجه به روند رو به رشد جمعیت، بحث کاربری اراضی برای استفاده بهینه از زمین، بیش از هر زمانی مشهود می باشد. به همین جهت اجرای گودبرداری¬های عمیق در کلان¬شهرها در سالهای اخیر با گسترش فراوانی همراه بوده است. بمنظور حفاظت از جداره گودبرداری عمیق، روش¬های مختلفی با توجه به موقعیت پروژه پیشنهاد می شود که روش میخکوبی یکی از تکنیک¬های مناسب برای پایدارسازی شیب¬های خاکی و گودبرداری¬ها می¬باشد؛ دلایل اصلی استفاده از روش میخکوبی را می¬توان مزیت¬های مهمی نظیر ایمنی زیاد، سهولت اجرای آن و مقرون به صرفه بودن به لحاظ اقتصادی برشمرد که موجب شده است این روش در چهار دهه اخیر با استقبال خوبی مواجه شود. در این پایان نامه، از روش اجزای محدود بمنظور شبیه¬سازی عددی دیوار میخکوبی شده استفاده شده است. بمنظور شبیه-سازی سه¬بعدی دیوار میخکوبی از نرم افزار abaqus و جهت مدلسازی دیوار میخکوبی مرکب از نرم افزار plaxis بهره برده شده است. در این پژوهش به بررسی عوامل موثر در کاهش سختی پای دیوار میخکوبی پرداخته شده است که برای دستیابی به این منظور از پروژه محل دفن زباله محوطه دیویس دانشگاه کالیفرنیا و پروژه¬ای واقع در شهر مشهد که دارای مقادیر پایش مربوط به تغییرمکان جداره گود می¬باشند استفاده شده است. در این پژوهش، کنترل صحت مدلسازی عددی با درنظرگیری معیار موهر – کولمب برای شبیه¬سازی رفتار خاک به روش اجزای محدود انجام شده است. نتایج بررسی¬های عددی نشان داد که افزایش سطح تراز آب زیرزمینی موجب افزایش قابل توجه نشست ایجاد شده در بالای دیوار خواهد شد. گودبرداری اضافی موجب شد تغییر مکان افقی دیوار به میزان قابل توجهی افزایش یابد و علاوه بر این سبب کاهش پایداری کلی دیوار میخکوبی مرکب شود. در شرایط سازه نگهبان موجود، امکان 2 متر گودبرداری اضافی میسر گردیده درحالیکه تنها با تغییر طول میخ انتهایی از 8 به 15 متر، امکان 5/3 متر گودبرداری اضافی فراهم شده است. با بررسی زاویه بهینه میخ، بهترین حالت بمنظور عملکرد دیوار در حالت 20 درجه نسبت به افق کسب شده است.

یکی از مصالحی که امروزه به صورت گسترده در بخش های مختلف عمرانی مورد استفاده قرار می گیرد ژئوتکستایل¬ می باشد، که در بخش های مختلف با عملکردهای متفاوتی به کار می روند که از جمله مهم ترین این کاربردها می توان به فیلتراسون، زهکشی، جداسازی، تسلیح و آب¬بندی اشاره کرد. با توجه با اینکه در اجرای پروژه های عمرانی، این مصالح تحت شرایط مختلفی قرار می گیرند، بررسی رفتار و نحوه عملکرد آن ها در شرایط گوناگون حائز اهمیت می باشد. در این تحقیق به بررسی عملکرد فیلتراسیون و زهکشی دو نوع ژئوتکستایل بافته¬ نشده، با مشخصات متفاوت و جرم بر واحد سطح g/m2 250 و g/m2 500، در مجاورت خاک، تحت فشار ها و گرادیان های هیدرولیکی متفاوت پرداخته شده است. برای این منظور یک سلول اندازه گیری نفوذپذیری عمود بر صفحه جهت انجام آزمایش ها ساخته شد. این دستگاه به منظور بررسی میزان زهکشی و پتانسیل گرفتگی سیستم ژئوتکستایل- خاک مورد استفاده قرار می گیرد. در آزمایش های انجام شده با اعمال فشار های متفاوت تا 200 کیلو¬پاسکال و با شیب (گرادیان های) هیدرولیکی1 و 5 رفتار سیستم خاک-ژئوتکستایل بر اساس میزان عملکرد زهکشی ژئوتکستایل و همچنین سرعت گرفتگی منافذ مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه سعی بر آن است تا با مدلسازی و تحلیل دو پی میکرو پایل و شمع عرشه تحت بارهای استاتیکی زیاد در خاک نرم، مقایسااهی نساااتاً جامعی با اسااتداده از نرمافزار آباکوس و با بهرهگیری از آیین نامه ریز شمع اداره بزرگراههای آمریکا، صورت پذیرد تا تحت بارهای وارده از طرف سازه و با توجه به مشخصات بستر، امکان انتخاب گزینه بهتر از بین این دو گزینه وجود داشته باشد. پس از مدلسازی انجام شده در این تحلیل، نتایج زیر حاصل میشود: ضخامت عرشه تاثیر چندانی بر باربری نداشته و شمعها بیشتر بار را تحمل میکنند. تاثیر فاصاله بین شامع ها در پی بر نشست تداضلی پی بسیار مشهود است. اگر فاصله بین شمعها دوبرابر گردد نشست تداضلی بین مرکز و گوشه پی به میزان 10 برابر بیشتر میشود. اضاافه کردن نساات طول به قطر شامع تغییر زیادی در نشستهای تفاضلی مشاهده نخواهیم کرد. و اقتصادی است تا این نسات بین 90 تا 91 باشد. نشست های زیر سازهای خارج ازمحدوده سازه به سرعت کاهش می یابد. هرگاه نشست در مجاورت سازه اهمیت بیشتری داشته باشد، بهتر آن اسات تا از ریز شمع استفاده گردد چون شدت کاهش بیشتری نسبت به شمع عرشه دارد تنش ها نیز در پیهای ریز شمع بیشتر است و این عدد در حدود 9.1 تا 1.1 برابر می باشد.

استفاده از سیستم رادیه شمع منفصل به عنوان یک رویکرد جدید در عرصه مهندسی پی و در پاسخ به نیازهای روزافزون در پروژه های عمرانی بخصوص در سازه های بلند و سنگین در سال های اخیر مورد توجه جدی محققین قرار گرفته است. در این سیستم پی سازی برای بهبود مکانیسم انتقال بار از رادیه به خاک بستر، از یک لایه میانی در بین رادیه و شمع ها شامل خاک های درشت دانه متراکم استفاده می شود. شمع های منفصل به صورت عناصر مسلح کننده قائم خاک زیرین عمل می کنند و با تشکیل محیطی از مصالح مرکب سخت تر، سبب بهبود ویژگی های مکانیکی بستر می شوند. در این حالت شمع ها مستقیماً در معرض بار روسازه قرار نداشته و تا حدی رعایت ملاحظات سازه ای برای آن ها کمتر تعیین کننده خواهد بود. مطالعات کمی در زمینه بررسی عملکرد رادیه شمع منفصل در قیاس با رادیه شمع متصل، ارائه شده است؛ لذا سازوکار و رفتار این نوع از شالوده، به طور کامل شناخته شده نیست. این مطالعه برای دو حالتِ هندسی رادیه شمع کوچک (b_raft/l_pile <1) و رادیه شمع بزرگ (b_raft/l_pile >1)، انجام گرفته است. این حالات هندسی، موجب تفاوت عملکرد رادیه شمع منفصل به ویژه در تغییر مکان جانبی شمع ها شده است. همچنین تاثیر متفاوت افزایش ضخامت میان لایه، بر نشست سیستم پی مشاهده شد. افزایش سختی (e) و زاویه اصطکاک داخلی (?) میان لایه شنی، کاهش نشست را تا حدی به همراه داشته و نرخ کاهش نشست، به تدریج کاسته می شود. افزایش قطر شمع های منفصل، نسبت سهم باربری مجموعه شمع ها از بار کل را افزایش داده و سهم باربری خاک بستر، کاسته شده است. افزایش نسبت (s/d) شمع ها از مقادیر کوچک، موجب نزدیک شدن عملکرد شمع های گروه به شمع های منفرد و کاهش نشست شده است. افزایش ضخامت رادیه، تاثیر بیشتر بر روی کاهش نشست نامتقارن داشته و همچنین کم بودن ضخامت رادیه در حالت هندسی کوچک، احتمال بیشتری در ایجاد رفتار انعطاف پذیر برای رادیه را دارد. در این تحقیق علاوه بر مطالعه رفتار بار نشست، به بررسی دقیق تر توزیع بار در رادیه شمع منفصل تحت شرایط گوناگون هندسی و مقاومتی پرداخته شد و در موارد متعددی نیز سیستم رادیه شمع متصل با شرایط مشابه ساخته شده و مورد مقایسه قرار گرفت. جهت مدل سازی های المان محدود، از نرم افزار اباکوس استفاده شد و با ساخت و تحلیل مجزّاء 94 مدل سه بعدی اجزاء محدود، گامی کوچک در جهت معرفی ابعاد بیشتری از رفتار سیستم رادیه شمع منفصل، برداشته شده است. صحت سنجی مدل عددی نیز با استفاده از نتایج آزمایش سانتریفیوژ انجام شده است.

یکی از شرایط موثر بر ظرفیت باربری پی ها، اتکا پی بر روی زمین های شیبدار یا قرارگیری شیب در فاصله موثر در مجاورت پی می باشد که در صورت وقوع چنین حالت هایی ظرفیت باربری پی به نحو قابل توجهی کاهش می یابد . توسعه راهها و کارخانجات صنعتی در حاشیه شهرها از یکسو و محدودیت زمین های نسبتا مسطح و مناسب در مناطق کوهستانی کشور عزیزمان بویژه در دو ناحیه البرز و زاگرس از سوی دیگر موجب گردیده تا استفاده از زمین های شیبدار پیش از پیش ضروری جلوه کند . بنابراین تاثیر شیب بر ظرفیت باربری شالوده سطحی از جمله مسائل مهم ژئوتکنیکی می باشد . در این تحقیق ، اثر تغییرات شیب ، فاصله پی از لبه شیب ، ارتفاع شیب و در نهایت تاثیر تغییرات چسبندگی بر ظرفیت باربری و ضریب اطمینان گسیختگی شیب واقع بر زمینهای دو طرف شیبدار بدون سربار بررسی شده است همچنین در ادامه نمودارهایی بی بعد در قالب ظرفیت باربری و ضریب اطمینان با فرض محدود بودن شیب برای استفاده مهندسین ارائه گردیده است . برای دستیابی به اهداف فوق از روش عددی مبتنی بر فرمول بندی اجزاء محدود استفاده شده است . نتایج این بررسی حاکی از آن می باشد که هرچه زاویه شیب افزایش یابد ، ظرفیت باربری پی و به دنبال آن ضریب اطمینان در مقابل گسیختگی شیب کاهش می یابد و با افزایش فاصله پی از لبه شیب ظرفیت باربری پی و همچنین ضریب اطمینان گسیختگی شیب افزایش می یابد . این افزایش تا جایی ادامه دارد که نسبت فاصله پی از لبه شیب کمتر از 4 باشد وقتی این نسبت به عدد 4 یا بیشتر برسد می توان از تاثیر شیب بر ظرفیت باربری پی صرف نظر نمود . همچنین در این تحقیق نیز با افزایش ارتفاع شیروانی و مقدار پارامتر چسبندگی شاهد افزایش ظرفیت باربری و ضریب اطمینان گسیختگی شیب خواهیم شد .

ریزشمع¬ها به عنوان المان های بهسازی برای افزایش ظرفیت باربری فنداسیون¬های موجود و نیز برای پیشگیری از نشست¬های اضافی به کار می¬روند. به علاوه می¬توان از آن¬ها به عنوان فنداسیون سازه¬های جدید و نیز برای بهسازی خاک استفاده کرد. ریزشمع ها قطرهای کوچکی داشته (کمتر از 300 میلی متر) و از گروه شمع¬های درجاریز می¬باشند. ساختار آن¬ها متشکل از یک میلگرد فولادی به عنوان مصالح تسلیح و گروت (به صورت درجاریز یا تزریق) می¬باشد. ریزشمع¬ها قادر به تحمل بارهای محوری (فشاری/کششی) و بارهای جانبی بوده و به عنوان عنصری مؤثر در مجموعه¬ی خاک-شمع عمل می-کند. وجه تمایز ریزشمع¬ها دارا بودن تکنیک¬های نوین گروت¬ریزی و حفاری است. این تکنیک¬ها به تقویت مقاومت ریزشمع در برابر بارهای وارده برمی¬گردند. ریزشمع با میلگرد فولادی که حدود 50% از حجم ریزشمع را تشکیل می¬دهد و عمدهِ بار محوری وارد بر ریزشمع را تحمل می¬کند، تسلیح می¬شود و گروت موجود در ریزشمع، انتقال دهنده بار به خاک را ایفا می کند. در این پژوهش با مدل سازی فیزیکی ریزشمع¬های نوع a(بر طبق طبقه بندی درfhwa) با سه قطر مختلف (8/0، 1 و 2/1 سانتی¬متر) در ماسه¬ی بابلسر در چهار ru مختلف (0، 3/0، 7/0 و 1) به بررسی رفتار بار-نشست این نوع ریزشمع پرداخته شده است. با توجه به نتایج حاصل از تست¬های انجام شده در این پژوهش می¬توان گفت میزان قطر ریزشمع¬ها یکی از عوامل مؤثر بر رفتار آن¬هاست. هر چه قطر ریزشمع بیشتر باشد، ریزشمع قادر است در یک نشست مشخص بار بیشتری را تحمل کند.با افزایش قطر ریزشمع، مقدار بار نهایی قابل تحمل توسط ریزشمع افزایش می¬یابد. به علاوه مقدار نسبت فشار آب حفره¬ای پارامتری بسیار تأثیرگذار در میزان نشست و نیز مقدار بار نهایی قابل تحمل توسط ریزشمع است، به طوری که با افزایش نسبت فشار آب حفره¬ای میزان نشست ریزشمع در یک بار مشخص افزایش، و میزان بار نهایی که ریزشمع قادر به تحمل آن است کاهش می¬یابد. همچنین می¬توان نتیجه گرفت که ریزشمع¬های واقع در خاک¬های روانگراشده، تا قبل از آنکه دچار تغییرمکان¬های بسیار بزرگ شوند قادر به تحمل بار هستند. اگر بار وارده در این نقطه را pu نامیده شود، می¬توان گفت ریزشمع پس از رسیدن به pu کاملاً در ماسه فرو می¬رود.

روش طراحی بر اساس سطح عملکرد، بر مبنای کنترل معیارهای رفتاری سازه از جمله تغییر شکل، نشست وغیره در شرایط لرزه ای تعریف می گردد. معیارهای رفتاری سازه را می توان به تراز های مختلفی تقسیم بندی نمود که به این ترازها سطوح عملکردی اتلاق می شود. در خطراتی که به یک سازه وارد می گردد، رفتار سازه با توجه به درجه اهمیت آن به این سطوح عملکردی محدود می شود. برای هر پاسخی از سازه که به عنوان عملکرد آن سازه انتخاب می شود، بهترین پارامتر ارزیاب (همانند شتاب حداکثر، سرعت حداکثر، شدت آریاس وغیره)، که بیشترین همبستگی را با پاسخ های لرزه ای دارند انتخاب می گردد. انتخاب بهترین پارامتر ارزیاب در روش طراحی براساس عملکرد باعث کاهش عدم قطعیت در پاسخ های لرزه ای گردیده و ازاینرو تعیین آن بسیار مهم می باشد . در این پایان نامه، با استفاده از مدلسازی عددی به بررسی عملکرد دیوار خاک مسلح با صفحات پلیمری پرداخته شده و بهترین پارامترهای ارزیاب برای تعیین معیارهای جابجایی ماندگار در انتهای بارگذاری لرزه ای و جابجایی حداکثر دیوار در حین زلزله ( در بالاترین نقطه دیوار) به عنوان معیارهای کلیدی در بررسی عملکرد این نوع دیوارها تعیین گردیده است . مدل عددی ساخته شده در ابتدا با نتایج یک آزمایش دیوار خاک مسلح صحت سنجی شده و سپس امواج واقعی زلزله به تعداد 12 رکورد به بستر آن اعمال گردیده است . نتایج حاصل شده از این تحقیق نشان می دهد که پارامتر سرعت rms بعنوان بهترین ارزیاب جهت تعیین تغییر شکل حداکثر دیوار در حین زلزله و شتاب rms نیز بعنوان بهترین ارزیاب جهت تعیین تغییر شکل ماندگار در دیوار خاک مسلح ، با نسبت و با شرایط خاک سخت می باشد . ( توضیح اینکه l طول المان مسلح کننده و h ارتفاع دیوار می باشد) .

کاربرد شمع در سازه ها، دارای طیف گسترده ای است که از موارد استفاده آن ها می توان به پی پل ها، پی ساختمان های بلند، پی اسکله ها، پایداری سازی سازه در برابر روانگرایی و ... اشاره کرد. با وجود آنکه شمع ها عملکرد خوبی در حالت استاتیکی دارند، ولی ملاحظه گردیده که در شرایط لرزه ای و بخصوص در محیط هایی که پتانسیل روانگرایی دارند دچار ناپایداری شده اند. سوال مطرح شده در این زمینه این است که چه مکانیزم هایی باعث گسیختگی و ناپایداری شمع ها در خاک روانگرا می شود. مطالعات صورت گرفته بر عملکرد شمع های قرار گرفته در معرض روانگرایی طی زلزله های مشهور و مخرب نشان داد، گسیختگی شمع ها در مواجهه با این لرزه ها، تقریبا از الگوی خاص و مشخصی پیروی می کند. محققین برای درک بهتر این موضوع و بررسی رفتار شمع ها علاوه بر مطالعات موردی بر روی زلزله های واقع شده، دست به انجام آزمایش های دینامیکی سانتریفیوژ نیز زدند که نتیجه آن منجر به آشکار شدن الگوی گسیختگی شمع ها، در محیط روانگرا شده است. در این پایان نامه شمع های بتنی و فولادی در خاک های دولایه، شامل لایه خاک روانگرا و لایه خاک متراکم غیر روانگرا، تحت اثر دو زلزله با فرکانس غالب مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و اثر پارامترهای مختلف شمع، خاک و زلزله بر روی دو مکانیزم مهم خرابی شمع ها در مناطق مستعد روانگرایی یعنی ناپایداری کمانشی و گسیختگی خمشی بررسی شد. جهت انجام این پژوهش از نرم افزار تفاضل محدود flac2d استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش دانسیته نسبی در خاک روانگرا، موجب کاهش عمق روانگرایی و کاهش احتمال ناپایداری کمانشی می شود. علاوه بر این افزایش دانسیته نسبی در خاک روانگرا احتمال ناپایداری خمشی را افزایش می دهد. همچنین حداکثر لنگر خمشی ایجاد شده در شمع با افزایش فرکانس غالب زلزله کاهش می یابد

در طبیعت خاک هایی یافت می شود که تحت تنش یکسان، با افزایش درصد رطوبت میزان کاهش حجم بسیار زیادی بدون افزایش میزان بار وارده از خود نشان می دهند. این گونه خاک ها بیشتر در نواحی گرم و خشک و مناطق بیابانی یافت می شوند که به خاک های فروریزشی موسوم هستند. کشور ایران در زمره کشورهایی قرارگرفته که دارای خاک های فروریزش است و در صورت عدم شناسایی این نوع خاک ها، اگر سازه، راه و یا خطوط ریلی روی آن ها احداث شود، می تواند در اثر اشباع شدن خاک مشکلات قابل توجه ای را ایجاد نماید. اصلاح رفتار خاک به کمک افزودنی ها به عنوان یکی از روش های موثر در بهبود بسیاری از پارامترهای رفتاری خاک همواره مدنظر پژوهشگران در مهندسی ژئوتکنیک بوده است. این پژوهش به صورت یک مطالعه آزمایشگاهی به منظور درک بهتر نحوه تاثیر نانومواد روی رفتار خاک فروریزشی انجام گرفته است. برای رسیدن به این هدف نمونه هایی از نواحی خشک و نیمه خشک ایران که شامل مناطقه جنوب و شرقی استان سمنان و نواحی جنوبی شهر گرگان به صورت دست نخورده جمع آوری شده است. مشخصات فیزیکی و مکانیکی نمونه ها بر اساس آزمایشات مشخص گردید، برای تعیین پتانسیل فروریزش نمونه ها در شرایط طبیعی و اولیه از معیارآزمایشگاهی astm که بر اساس آزمایش تحکیم مضاعف استفاده شده است. نمونه های دارای پتانسیل فروریزش مناسب برای بررسی تاثیر نانو مواد با استفاده از معیار مشخص انتخاب گشته و نمونه های منتخب با 4 نوع نانومواد (نانو رس، نانو مس، نانو آلومینا، نانو سیلیس) در درصدهای گوناگون ترکیب گشته اند. آزمایشات در درصد رطوبت طبیعی و تراکم اولیه خاک انجام شده است. مشاهد شد که افزودن نانومواد مختلف تاثیرات متفاوتی را روی رفتار فروریزشی خاک داشته است. افزودن نانو مواد در درصدهای پایین(کمتر از 4/0 %) سبب کاهش پتانسیل فروریزش می شود. بطوری که نانورس در 1/0 درصد کاهش 95 درصدی، نانوسیلیس در 1/0 درصد کاهش 75درصدی، نانومس و نانو آلومینیوم نیز در 1/0 درصد به ترتیب کاهش 68 و 74 درصدی پتانسیل فروریزش را سبب شده اند.

رس¬ها به علت نفوذپذیری اندکی که دارند، در بسیاری از سازه¬های آبی-خاکی به عنوان آب¬بند مورد استفاده قرار می¬گیرند. رس واگرا به خاکی اطلاق می¬شود که حالت فیزیکی-شیمیایی دانه¬های آن به گونه¬ای است که در تماس با آب نسبتاً خالص، ذرات منفرد رس آن پراکنده و از یکدیگر جدا می¬گردند. در این حالت خاک رس به شدت فرسایش پذیر می¬شود، به¬طوری که ذرات رس در آب معلق می مانند و ته¬نشین نمی شوند. رس¬های واگرا در مقایسه با رس¬های معمولی دارای درصد سدیم محلول در آب بالاتری هستند. عدم شناخت رس¬های واگرا می¬تواند منجر به خسارت و خرابی این سازه¬ها گردد، زیرا ذرات خاک های رسی واگرا تحت شرایط خاصی متفرق شده و به سرعت شسته می شوند. ساخت جاده¬ها و سواره¬روها بر روی خاک¬های واگرا، به علت ظرفیت باربری اندک این خاک¬ها در حالت مرطوب، بسیار مشکل است. بدین ترتیب ملاحظه می¬گرددکه شناسایی و همچنین اصلاح خاک¬های واگرا از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. بهبود خواص خاک با افزودن مواد تثبیت کننده می¬تواند به عنوان راهکاری مناسب در مواجهه با خاک¬های مسأله دار مورد توجه قرارگیرد. در منطقه¬ی سیمین دشت گرمسار (واقع در استان سمنان-ایران)، برخی از سازه¬های هیدرولیکی به علت قرارگیری بر روی این نوع خاک¬ها دچار خسارت و خرابی شده¬اند. در این پژوهش، با انجام تست های واگرایی نظیر پین هول، کرامب، هیدرومتری دوگانه و تست¬های شیمیایی، به بررسی میزان واگرایی 5 نمونه¬ی خاک اطراف کانل انتقال آب منطقه¬ی سیمین¬دشت به گرمسار و نیز میزان اصلاح واگرایی نمونه¬های واگرا در اثر افزودن سه ماده آهک، سیمان و آلومینیوم¬نیترات (به عنوان یک ماده جدید) پرداخته شده است. بر اثر افزودن 5% سیمان یا 5% آهک به خاک a (با واگرایی بالا) و 3% سیمان یا 5% آهک به خاک b (نیمه¬واگرا) میزان واگرایی نمونه های واگرا کاملاً اصلاح شد؛ اما افزودن این دو ماده باعث می شود رفتار خاک در هنگام آبشستگی قابل پیش بینی نباشد. افزودن 3% آلومینیوم¬نیترات به هر دو نمونه¬ی واگرا باعث اصلاح واگرایی می شود. به علاوه رفتار خاک در آبشستگی قابل پیش بینی بوده و از روندی مشابه با رفتار خاک خالص پیروی می¬کند.

هدف اصلی این تحقیق بررسی ظرفیت باربری پی های نواری مستقر بر بستر ماسه ای با قوانین جریان مرتبط و غیرمرتبط در شرایط استاتیکی و لرزه ای و مطالعه اثر برون محوری بار بر میزان ظرفیت باربری است. پیش از این مطالعات زیادی درباره اثر برون محوری بار بر ظرفیت باربری لرزه ای پی های نواری انجام نشده است، که در این تحقیق محقق شد. در این تحقیق از روش تفاضل محدود صریح برای تعیین ظرفیت باربری استاتیکی و لرزه ای پی های نواری استفاده شده است. قابل ذکر است که بارگذاری لرزه ای پی های نواری به صورت دینامیکی انجام شده است. نتایج حاصل از مدل های استاتیکی برای پی های نواری تحت بار مرکزی که بر روی بستر ماسه ای با قانون جریان مرتبط و غیرمرتبط مستقر هستند، نشان می دهند که با افزایش زاویه اصطکاک خاک ماسه ای مقدار ضریب ظرفیت باربری n_? به شدت افزایش می یابد. مشاهده شد که با افزایش برون محوری بار، ظرفیت باربری و عرض موثر پی های نواری کاهش می یابد. در همین راستا رابطه ای کاربردی برای تعیین عرض موثر پی های نواری ارایه شد. در مدل های دینامیکی ملاحظه شد که با افزایش ضریب شتاب زلزله، ظرفیت باربری لرزه ای پی های نواری و متعاقباً ضریب ظرفیت باربری لرزه ای n_?e به شدت کاهش می یابد و با نزدیک شدن مقدار ضریب شتاب زلزله به شتاب متناظر با پدیده سیال شدگی مقدار آن ناچیز می گردد. مشابه حالت استاتیکی، در مدل های دینامیکی نیز با افزایش برون محوری بار، ظرفیت باربری لرزه ای پی های نواری کاهش می یابد که با توجه به مشاهدات علت این امر کاهش عرض موثر پی نواری است. عرض موثر پی های نواری تحت بار برون محور در شرایط لرزه ای با رابطه ای کاربردی بیان شد. در پی های نواری تحت بار برون محور به ازای یک برون محوری مشخص، افزایش ضریب شتاب زلزله موجب کاهش ظرفیت باربری می گردد. عمق مدفون پی بر میزان ظرفیت باربری لرزه ای آن تأثیر دارد. با افزایش عمق مدفون ظرفیت باربری لرزه ای پی نواری تحت بار برون محور افزایش می یابد. از طرفی با نزدیک شدن ضریب شتاب زلزله به شتاب متناظر با پدیده سیال شدگی، ظرفیت باربری لرزه ای پی مدفون همانند پی مستقر بر سطح بستر ماسه ای ناچیز می گردد. واژگان کلیدی: ظرفیت باربری استاتیکی و لرزه ای، پی های نواری، روش تفاضل محدود صریح، قوانین جریان مرتبط و غیرمرتبط، بارگذاری مرکزی و برون محور

کاهش خطرپذیری خطوط لوله در برابر انفجار به عنوان یکی از مهم ترین شریان های حیاتی، در شرایط حاضر کشور از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پایان نامه حاضر به بررسی نقش لایه های ژئوفوم بر رفتار لوله در برابر بارگذاری ناشی از انفجار سطحی می پردازد. در این راستا ابتدا با استفاده از نرم افزار ال اس داینا، تحلیل حوزه آزاد انفجار سطحی بر روی خاک ماسه ای انجام می گیرد. پس از آن با مقایسه ابعاد دهانه چاله انفجارهای تشکیل یافته از نتایج آزمایشگاهی به صحت سنجی مدل انفجار سطحی پرداخته می شود. سپس با جایگذاری لوله در اعماق مختلف ماسه و اعمال بار انفجار، کرنش های ربع دهانه لوله با نتایج آزمون های انجام شده در آزمایشگاه مقایسه می گردد. این شبیه سازی ها که با روش های اویلری-لاگرانژی دلخواه و لاگرانژی انجام شده است به منظور صحت سنجی و اعتباریابی به مدل سازی های صورت گرفته برای انفجار و لوله مدفون می باشد. در ادامه با تعمیم مدل های اجزا محدود اعتبارسنجی شده در مرحله قبل و با قرار دادن ژئوفوم در ترازهای مختلف بالای لوله و در مسیر امواج ناشی از انفجار، اثر عمق دفن، چگالی و تغییرات هندسی در ژئوفوم نظیر طول، عرض، ضخامت بر رفتار لوله بررسی شد. نتایج به دست آمده از تحلیل ها نشان داد که عمق دفن ژئوفوم اثر بسزایی در کاهش تنش های وارد به لوله خواهد داشت. انتخاب ژئوفوم با طولی برابر با طول لوله و عرضی معادل 5/1 برابر قطر لوله بهترین عملکرد را ارائه داد. ضخامت ژئوفوم تاثیر چندانی در کاهش تنش های وارد به لوله نداشت. با افزایش چگالی ژئوفوم توان جذب انرژی امواج بیشتر شد و با افزایش مدول برشی آن زاویه انحراف امواج افزایش یافت. هم چنین با افزایش یافتن عمق دفن، طول، عرض، ضخامت، و چگالی ژئوفوم علاوه بر کاهش تنش ها، زمان رسیدن به بیشینه تنش کاهش می یافت. در نهایت به ترتیب اثرگذاری در تنش های لوله، متغیر های عمق دفن، چگالی، طول، عرض و ضخامت ژئوفوم طبقه بندی شد.

بررسی روانگرایی ماسه های شل اشباع در اثر تحریکات زلزله نشان داده است که این پدیده باعث افت مقاومت برشی بیش از اندازه وهمچنین وقوع کرنش های برشی مخرب برای سازه های مختلف شده است. خرابی های ثبت شده ناشی از روانگرایی بیانگر لزوم به کارگیری روش های بهسازی خاک در برابر این پدیده بوده است. پیش از این تحقیقات گسترده ای در زمینه روش های تسلیح خاک ها صورت گرفته شده است. یکی از روشهای نوین تسلیح که بسیار موردتوجه قرار گرفته، استفاده از ژئوسنتتیک ها در شکل های مختلف بوده است. از سوی دیگر کارآیی مناسب ژئوسل ها به عنوان یکی از انواع ژئوسنتتیک در افزایش ظرفیت باربری پی های سطحی پیش از این شناخته شده است. به همین دلیل در این پژوهش، ژئوسل به عنوان المان تسلیح انتخاب شده است. در این تحقیق به کمک انجام بیست تست آزمایشگاهی سعی در شناخت هر چه بیشتر رفتار پی نواری متکی بر خاک روانگرای مسلح شده است. آزمایش ها در دو سری انجام شده است که سری اول شامل 8 تست بوده که در آن رفتار پی بر روی خاک مسلح در اضافه فشار های مختلف صفر، 3/0، 7/0 و 1 بررسی شده و در سری دوم آزمایش ها که شامل 12تست بوده است، رفتار پی پیش بارگذاری شده برای شبیه سازی بهتر از آنچه که در واقعیت اتفاق می افتد، در اضافه فشار های 3/0، 7/0 و 1 بررسی شده است. نتایج نشان دهنده تأثیر مثبت و قابل قبول این روش بهسازی و افزایش قابل توجه ظرفیت باربری در حالت وجود فشار آب حفره ای اضافی و همچنین کاهش 40 تا 70 درصدی نشست های ایجاد شده نسبت به حالت غیرمسلح بوده است. برای بررسی بهتر میزان تاثیر ژئوسل در افزایش ظرفیت باربری از شاخص فاکتور بهبود (if) استفاده شده است که در بهترین حالت عملکرد باعث افزایش 4/2 برابری در ظرفیت باربری شده است. همچنین کمترین میزان تاثیر گذاری که در تسلیح هم عرض پی و 1ru= رخ داده است، بیانگر افزایش 53درصدی در ظرفیت باربری بوده است.

به علت گسترش روزافزون جمعیت و زیبایی های طبیعی و ایجاد جاذبه های گردشگری در مناطق ساحلی سازه های مختلفی ساخته می شود که خاک برخی از این مناطق مستعد روانگرایی می باشد. به همین دلیل داشتن درک درست و دقیق از نحوه رفتار پی های سطحی در شرایط روانگرایی از اهمیت بالایی برخوردار است. لذا در این مطالعه به بررسی رفتار پی های سطحی نواری پرداخته شده است تا در حالت دو بعدی درک درستی از این رفتار به دست آید. جهت مدل سازی رفتار باربری پی ها در فشارهای آب اضافی از یک محفظه آزمایش به ابعاد 120×90×90 سانتی متر استفاده شده است. مدل پی نواری دارای عرضی معادل 15 سانتی متر می باشد. برای مشاهده تغییرات زیر پی از دو صفحه پلاکسی گلاس در طرفین محفظه آزمایش استفاده شده است. برای ارزیابی دقیق تغییرات گوه زیر پی از مش های 55 سانتیمتری ماسه رنگی استفاده شده است. اضافه فشار آب حفره ای با استفاده از تراوش ایستایی و تغییر ارتفاع محفظه آب قابل اعمال می باشد. ظرفیت باربری پی ها در نسبت های اضافی آب حفره ای صفر ،0/3، 0/7و یک مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات به ازای سه ضخامت مختلف (b/3، 2b/3، 3b/2) برای لایه غیر روانگرا انجام شده است. مقیاس مدل فیزیکی مورد استفاده در این مطالعه با نسبت (1 به 10) نسبت به شرایط واقعی می باشد. آزمایشات در دو دسته انجام شد. در دسته اول، آزمایشات مربوط به بار- نشست انجام شد. در دسته دوم آزمایشاتی تحت عنوان آزمایشات بار- ثابت انجام شد تا میزان نشست های برشی تحت بار ثابت اندازه گیری شود. در نتیجه این آزمایشات مشخص شد که ظرفیت باربری خاک با افزایش ضخامت لایه غیر روانگرا افزایش می یابد. به عنوان مثال در شرایط روانگرایی کامل مشاهده شد که وجود لایه غیر روانگرا موجب افزایش ظرفیت باربری تا میزان 1/59 کیلوگرم بر سانتی متر مربع شده است. همچنین مشخص شد که به ازای ضخامت های بیشتر از 3b/2 برای لایه غیر روانگرا، روانگرایی تأثیر شایانی بر کاهش ظرفیت باربری پی نخواهد داشت. همچنین دیده شد که نرخ افزایشی ظرفیت باربری نرمال شده با افزایش ضخامت لایه غیر روانگرا در نسبت های بالای اضافه فشار حفره ای نسبت به نسبت های پایین تر اضافه فشار بیشتر می شود. علاوه بر آن با اندازه گیری میزان نشست های برشی تحت بار ثابت، رفتار پی های سطحی در شرایط پس از روانگرایی مورد بررسی قرار گرفت. در پایان نیز با استفاده از نتایج آزمایشات بار نشست حدودی برای ضریب اطمینان بهینه ارائه شد.

با توجه به رو به اتمام بودن منابع سوخت های فسیلی و تخریب محیط زیست توسط آلاینده های آنها، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر امری ضروری می باشد. طبق برآوردهای صورت گرفته ساختمان های تجاری و مسکونی تقریباً 39% از انرژی اولیه را مصرف می کنند که 20% را سیستم های گرمایش و سرمایش به خود اختصاص داده اند. شمع های انرژی تجهیز شده با مبدل های زمینی یک روش مناسب برای کاهش آلودگی دی اکسیدکربن در مدت تولید انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان ها می باشند. شمع های انرژی می توانند به عنوان یک عضو با دو هدف کار کنند هم به عنوان یک سازه برای انتقال بار ساختمان به زمین و هم به عنوان یک سیستم تامین انرژی. برای اجرای صحیح اینگونه شمع ها، نیاز به شناخت رفتار ترمو-مکانیکی آنها می باشد. در این پایان نامه ابتدا به بیان ویژگی ها و کاربرد این نوع شمع ها پرداخته شده، سپس بوسیله ی شبیه سازی عددی بر پایه ی روش المان محدود رفتار ترمو-مکانیکی این شمع ها مورد بررسی قرار گرفته است.

تحلیل پاسخ زمین یکی از مهمترین مسائل ژئوتکنیک لرزه ای به شمار می آید. معمولترین روش تحلیل پاسخ زمین مدل یک بعدی می باشد. از طرفی امروزه برنامه های پیشرفته ی اجزای محدود جایگاه خاصی را در انجام کلیه ی تحلیل های مهندسی به خود اختصاص داده اند. در این تحقیق به بررسی و مقایسه ی نتایج تحلیل پاسخ حاصل از مدل یک بعدی (برنامه deepsoil) و مدل اجزای محدود (برنامه geostudio) پرداخته شد.

در سال های اخیر با توجه به توسعه و گسترش شهرها و افزایش تراکم جمعیت شهری، تمایل به استفاده از فضاهای زیرزمین و درنتیجه اجرای پروژه های گودبرداری عمیق افزایش چشمگیری یافته است. پایدار نگه داشتن جداره خاک در محل های گودبرداری شده و سازه های مجاور آن به عنوان یکی از مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک مطرح می باشد. در حال حاضر روش های مختلف پایدارسازی جداره های گودبرداری که بیشتر مورداستفاده قرارمی گیرند عبارت اند از: سپرکوبی، اجرای شمع، دیوارهای دیافراگمی، میخ کوبی خاک، انکراژ، دوخت به پشت، میکروپایل، اجرای خرپا. روش میخ کوبی در خاک به دلیل دربرداشتن مزایایی چون سرعت اجرا و در دسترس بودن امکانات اجرایی آن جزو مناسب ترین روش های پایدارسازی است که در سال های اخیر در مناطق شهری اجرا می گردد. در اجرای هر سازه ای بروز خطا و اشتباه محتمل است که می تواند موجب ایجاد خرابی در آن ها گردد لذا شناخت عواملی که باعث خرابی آن ها می شوند نیز حائز اهمیت می باشد. از مهم ترین عواملی که موجب خرابی دیوارهای میخ کوبی شده می شوند عبارت اند از: کمبود اطلاعات ناشی از مطالعات ناقص ژئوتکنیکی در برآورد مشخصات خاک و تراز آب زیرزمینی- اشتباه در فرآیند طراحی دیوارهای میخ کوبی شده- کمبود یا عدم نظارت کافی در حین اجرا- تغییرات سطح آب زیرزمینی و به کار نبردن سیستم زهکشی مناسب و... . در این تحقیق جهت بررسی موضوع خرابی دیوارهای میخ کوبی شده اطلاعات چند نمونه از این دیوارها که دچار خرابی شده اند جمع آوری گردید و سپس علل خرابی آن ها با توجه به مشاهدات کارگاهی و گزارشات خرابی، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. به منظور انجام این مطالعات و بررسی علل خرابی از نرم افزار snap که دیوارهای میخ کوبی شده را به روش تعادل حدی تحلیل می کند، استفاده شده است.

قرارگیری شالوده های عمیق در مجاورت یا روی شیروانی های خاکی در شرایط اشباع از مواردی است که در برخی از پروژه ها با آن مواجه می شویم. تعیین ظرفیت باربری شالوده های عمیق در مجاورت شیروانی ها به علت برخی پیچیدگی ها از جمله مسائلی است که همواره ذهن مهندسین ژئوتکنیک را به خود معطوف داشته است. در پژوهش حاضر، به بررسی تأثیر شیروانی تحت اثر جریان آب های زیرزمینی بر ظرفیت باربری شمع های مجاور آن پرداخته شده است. در این بررسی، مدلسازی شمع به روش اجزاء محدود و با استفاده از نرم افزار plaxis 2d انجام شده است.

خواص دینامیکی خاک ها شامل مدول برشی و نسبت میرایی از پارامترهای بسیار مهم جهت بررسی رفتار دینامیکی و همچنین مدلسازی این مصالح می باشند. مرور مطالعات گذشته نشان می دهد که بخش زیادی از تحقیقات صورت گرفته بر رفتار خاک های سیلیکاتی متمرکز بوده و خاک های کربناتی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی مناطق وسیعی از کره زمین، از جمله بخش های وسیعی از مناطق جنوبی ایران، پوشیده از خاک های کربناتی است. مناطق جنوبی کشورمان که از خطر لرزه-خیزی بالایی برخوردار است، به علت موقعیت حساس و استراتژیک و همچنین وجود منابع عظیم نفتی و گازی مورد ساخت و سازهای گسترده ای قرار می گیرد. از اینرو بررسی پارامترهای دینامیکی ماسه های کربناتی این نواحی و مقایسه ی آن با ماسه های سیلیکاتی از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این پژوهش، مدول برشی و نسبت میرایی ماسه های کربناتی بوشهر و هرمز و همچنین ماسه سیلیکاتی بابلسر در دامنه های کرنش برشی کوچک تا بزرگ و با انجام آزمایش های ستون تشدید و سه محوری سیکلی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. اثر فشار محدود کننده ی میانگین و نسبت تخلخل بر رفتار دینامیکی ماسه های کربناتی و سیلیکاتی مورد بررسی قرار گرفت. مدول برشی و نسبت میرایی ماسه های مورد آزمایش تحت شرایط تنش همسان و ناهمسان ارزیابی شد تا در صورت نیاز اثر شرایط تنش در رفتار خاک لحاظ گردد. در ادامه نتایج با مدل ها و روابط موجود مقایسه شد.

مدل مکانیک خاک حالت بحرانی که نخستین بار توسط schofield و wroth در سال 1968 ارائه شد نتیجه منطقی سالها تلاش و آزمایش بر روی خواص مهندسی خاکها بود این مدل توانست با ترکیب نمودن اصول مکانیک محیط های پیوسته و پرامترهای مربوط به تنش موثر و تغییرات حجمی در خاک در یک چارچوب واحد بیساری از پدیده های رفتاری خاک را توجیه نماید. هدف اصلی از این پایان نامه استفاده از این مدل رفتاری خاک در آنالیز مسائل ژئوتکنیکی به کمک روش اجزاء محدود می باشد. بدین منظور ابتدا مدل حالت بحرانی مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفت . سپس با استفاده از تکنیکهای روش اجزاء محدود و برنامه کامپیوتری چندین مثال از جمله سالوده مدور، شمع و پایداری شیروانی یک پرده آب بند مورد آنالیز قرار گرفت و در هر مورد نتیجه گیری هائی نیز انجام شد. علیرغم دقت بسیار بالای روش اجزاء محدود در حل مسائل مکانیک محیط های پیوسته بایستی اظهار نمود دقت در نتایج تحلیل های انجام گرفته بشدت تابع پارامترهای رفتاری انتخاب شده در مدل حالت بحرانی هستند. بعبارت دیگر استفاده از این مدل و آنالیز بروش اجزاء بروش اجزاء محدود مبتنی بر آن تنها هنگامی توصیه می گردد که پرامترهای طراحی بطور دقیق از آزمایشات دقیق و مناسب بر روی خاک استخراج شده باشند. در شرایط کنونی انجام این گونه آزمایشات با توجه به هزینه گزاف آنها فقط در موارد تحقیقاتی توجیه پذیر است