یکی از معیار های عملکردی اصلی روسازی های انعطاف پذیر، مقاومت آنها در برابر شیارشدگی یا تغییر شکل دائم است. بررسی پیشینه تحقیقات نشان می دهد که در سراسر دنیا سالانه هزینه های قابل توجهی برای ترمیم یا بازسازی خرابی های ناشی از بروز این پدیده صرف می گردد. در این خصوص راهکارهای متعددی مد نظر قرار گرفته است که از جمله آنها می توان به استفاده از مصالح با خصوصیات منطبق بر شرایط آب و هوایی -مانند استفاده از طبقه بندی pg قیرها-، استفاده از مخلوط های آسفالتی مقاوم در برابر شیار شدگی مانند مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای (sma) و نیز افزایش سطح کنترل کیفیت اجرای راهها اشاره نمود. از طرفی، در دهه اخیر با توسعه شیوه های مبتنی بر رویکرد مکانیستیک، محققین علم روسازی تمایل دارند که تمامی مشخصات عملکردی روسازی ها و مخلوط های آسفالتی را بر پایه قوانین ریاضی و علم فیزیک بیان نمایند و از رویکرد صرفاً تجربی رایج در گذشته فاصله گیرند. بر این اساس در دهه اخیر استفاده از مدلسازی های عددی در این شاخه از علم گسترش چشمگیری یافته است. از این میان می توان به استفاده از روش های المان محدود و نیز روش المان مجزا اشاره نمود. اگرچه تا کنون استفاده از روش المان های مجزا در مقایسه با روش المان محدود، در روسازی ها گستردگی کمتری داشته است، لیکن این روش به نسبت سایر رویکردهای عددی از مزایای ویژه ای برخوردارد است. مهمترین برتری این روش قابلیت در نظر گرفتن تأثیر ریزساختار مصالح و نیز اثر لغزش میان دانه ای است که مهمترین مکانیزم در تغییر شکل مخلوط های آسفالتی شناخته می شود. بر این اساس، در پایان نامه حاضر، با بررسی مصالح بومی موجود در کشور ابتدا اقدام به طراحی سه مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای گردید. سپس عملکرد خزشی این مخلوط ها در مقایسه با یکدیگر و نیز با مخلوط آسفالتی توپکای رایج طراحی شده مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر اقدام به ثبت بافت داخلی نمونه ها شده و از این اطلاعات جهت تولید هندسه مدل اولیه در روش المان های مجزا استفاده گردید. مدل المان های مجزای مزبور در محیط نرم افزاری ویژوال فرترن ایجاد شده و به نحوی اصلاح گردید که توانایی در نظر گرفتن شکل ذرات را داشته باشد. نتایج بیانگر آن است که با درشت دانه تر شدن مخلوط های sma مورد مطالعه در این تحقیق، مقاومت شیارشدگی آنها کاهش می یابد. نتایج مدلسازی انجام شده نیز موید این امر است. در نهایت نتیجه گیری شده است که مدل المان مجزای دوبعدی ایجاد شده در این پایان نامه قابلیت شبیه سازی آزمایش مزبور را داشته ولی پیش بینی بهتری از عملکرد مخلوط های sma ارائه می دهد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

روش المانهای مجزا "(discrete element method)" با نام مخفف "dem" یکی از روشهای موجود برای تحلیل عددی مسائل مختلفی در زمینه ژئوتکنیک مانند پایداری شیروانی ها و بررسی جابجایی توده های سنگی نسبت به یکدیگر می باشد. (البته این روش دارای کاربردهایی در زمینه های دیگر نیز می باشد). در این پایان نامه، سعی شده است تا از این روش در مساله ظرفیت باربری پی استفاده شود. پی می تواند روی سطح افقی یک نزدیک سطح شیبدار قرار داشته باشد. لذا مسئله ظرفیت باربری پی (نواری) روی سطح شیبدار یا سطح افقی در حالت استاتیکی و دینامیکی توسط این روش بررسی می شود. نیروی دینامیکی (زلزله) می تواند به صورت ضرایب شتاب افقی و قائم به صورت شبه استاتیکی به حرم خاک ، بار پی یا سربار وارد شود. در این پایان نامه، مفاهیم و تئوریهای لازم برای جزءبندی کردن یک سازه (که در اینجا سازه خاک زیر پی است) و تبدیل آن به یک شبکه المانهای مجزا ارائه شده، سپس شبکه موردنظر توسط برنامه کامپیوتری نوشته شده: "bcap"(bearing capacity analysis program) حل گردیده و نتایج آن با روشهای کلاسیک قبلی مقایسه می شود. مهمترین مزیت این روش بر روشهای دیگر (علاوه بر سادگی)، توانایی اعمال اغلب شرایط طبیعی به طور همزمان می باشد. شرایطی نظیر: تاثیر چسبندگی و اصطکاک داخلی خاک ، تاثیر زلزله به طور قائم و افقی بر روی جرم خاک ، سربار و بار پی، انواع بارگذاری روی پی (مانند بارگذاری یکنواخت ، مثلثی، ذوزنقه ای، خارج از مرکز، مایل و...)، (و به طور کلی اغلب پارامترهای محیطی و مقاومتی خاک و پی). در نهایت ، این پایان نامه تلاشی است برای معرفی هرچه بیشتر این روش در علم مکانیک خاک و مهندسی پی.

در این پایان نامه روش اجزا مجزا برای بدست آوردن فشار جانبی خاک وارد بر دیوار حایل در حالات محرک و مقاوم و در شرایط استاتیکی و دینامیکی ( شبه استاتیکی ) ارائه شده است. در این روش خاک به صورت بلوکهایی که بوسیله فنرهای الاستو-پلاستیک وینکلر در ارتباطند مدل می شود. فنرهای وینکلر شامل فنرهای قائم ( فشاری-کششی) و فنرهای برشی هستند. معیار تسلیم فنرهای قائم ، ظرفیت کششی و معیار تسلیم فنرهای برشی ، معیار تسلیم فنرهای قائم ، ظرفیت کششی و معیار تسلیم فنرهای برشی ، معیار موهر-کولمب می باشد. از برتریهای این روش بر روش تعادل حدی معمول می توان توانایی بدست آوردن توزیع فشار در ارتفاع دیوار ،عدم نیاز به فرضهای اضافی در مورد نیروی بین قطعات و تنشها روی سطح گسیختگی و ارضا کلیه شرایط تعادل و سازگاری ، توانایی در نظرگرفتن شرایط غیرهمگنی خاک و سربارهای مختلف ، امکان در نظرگرفتن شتابهای زلزله متفاوت در ارتفاع دیوار، امکان مدلسازی دیوارهای خاک مسلح و نیز قابلیت تعمیم آن به حالت سه بعدی را نام برد.

هسته های بتن آسفالتی ، در سال 1948 برای اولین بار به عنوان المان آب بند در سدهای سنگریزه ای مورد استفاده قرار گرفت. این نوع هسته، دارای نفوذپذیری بسیار کم، خاصیت انعطاف پذیری بالا است و تراکم پذیری خوبی دارد و امکان ساخت بدون درزه هسته را فراهم می آورد . یکی از بهترین مزایای این نوع هسته ها، عدم تابع بودن ساخت آن نسبت به شرایط آب و هوایی و ... است. تحقیقات بسیار کمی بر روی این هسته ها انجام گرفته است. در این پژوهش با به کارگیری نرم افزار تفاضل محدود سه بعدی مثل ‏‎flac 3d‎‏ ، آنالیزهایی بر روی سد سنگریزه ای انجام شده است.

ازمایش برش مستقیم علیرغم بعضی کاستیها هنوز رایج ترین آزمایش جهت تعیین پارامترهای برشی خاک در آزمایشگاههای مکانیک خاک است. از آنجا که در اکثر آزمایشگاههای کشور دستگاه برش مستقیم موجود نیست ،آزمایش با دستگاههای برش کوچک انجام می شود.در این حالت بعلت تغییر دانه بندی خاک و بویژه افزایش درصد ریز دانه در اثر اصلاح دانه بندی ، پارامترهای مقاومت برشی حاصل از آزمایش اختلاف قابل ملاحظه ای با مقادیر واقعی پیدا می کنند و این خطا تابعی از عوامل مختلف از جمله تراکم نسبی و سرعت آزمایش می باشد. در این رساله با انجام آزمایشهای برش بزرگ و کوچک در شرایط یکسان بر روی نمونه هایی از خاک دانه ای تهران با درصد های ریزدانه مختلف تاثیر ، تراکم و دانسیته نسبی خاک مورد تحقیق قرار گرفته است.با بررسی نتایج آزمایشهای انجام شده اولا معلوم شد مناسبترین روش برای تقلیل خطاهای مذکور انجام آزمایشهای برش مستقیم کوچک بر روی نمونه خشک می باشد. ثانیا یک رابطه همبستگی بین زاویه اصطکاک داخی بسیج شده این خاکها با دانسیته نسبی خاک و تنش سربار آزمایش در آزمایش برش مستقیم بزرگ بدست آمده است.

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 و تجربه ای برای طرحهای آینده دلایل اصلی رفتارنگاری می باشند. در این تحقیق رفتارنگاری سد کرخه در دوران ساختمانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. ارتفاع سد کرخه 128 متر و طول تاج آن 3030 متر می باشد. حجم مخزن سد در حدود 7 میلیارد متر مکعب برآورد شده است. برای رفتارنگاری سد در حدود 1000 ابزار دقیق شامل انواع پیزومترها، شلول های اندازه گیری فشار کل توده خاک، انحراف سنجها و نشست سنجها در 23 مقطع مختلف قرار داده شده است. رفتارنگاری سد با استفاده از اطلاعات ابزار دقیق و تحلیلهای عددی (برگشتی) انجام گرفته است. تحلیلها در دو محیط تنش کل و موثرانجام گرفته است. در انجام تحلیلها از نرم افزار ‏‎ca2‎‏ که یک برنامه براساس روش تفاضلات محدود دوبعدی می باشد، استفاده شده است.بررسیهای انجام گرفته نشان داد که فشارهای منفذی هسته در زمان ساخت از مقادیر پیش بینی شده در طراحی بمراتب کوچکتر می باشند. بیشترین ضریب فشار آب حفره ای واقعی سد برابر 43/0 می باشد که از مقدار طراحی ‏‎(rumax=0/7)‎‏ کمتر می باشد. علت این اختلاف را طولانی شدن زمان ساخت و تغییر مصالح هسته از روش خالص به رس مخلوط می توان عنوان نمود. نشست پوسته و هسته که از اطلاعات ابزار دقیق و تحلیلها برگشتی بدست آمده به ترتیب 40 و 112 سانتی متر می باشد. این مقدار نشست برای پوسته و هسته به ترتیب 3/0 و یک درصد ارتفاع کل سد می باشد که از مقادیر کوچکتری نسبت به نشستهای پیش بینی شده در طراحی ‏‎‎‏‏‎‎‏‏‎‎‏(حدود یک درصد برای پوسته و سه درصد برای هسته) برخوردار می باش. بررسی تنشهای کل نشان داد که ضریب قوس زدگی واقعی سد در حدود 46/0 می باشد که با توجه به میزان قوس زدگی سدهای دیگر دنیا در محدوده قابل قبولی قرار دارد.

یکی از مسائل مهمی که در تعیین پارامترهای مقاومت برشی خاک های درشت دانه با آن روبرو هستیم. انست که در بسیاری از آزمایشگاههای مکانیک خاک شور که مجهز به دستگاه برش مستقیم با جعبه بزرگ (30*30 سانتی متر) نیستند، دانه بندی خاک های نمونه برداری شده با حذف بخشی مهمی از دانه های درشت آن، اصلاح شده و آزمایش برش تقسیم با جعبه کوچک ‏‎‎‏‏‎‎‏‏‎‎‏‏‎‎‏‏‎‎‏(6*6 سانتیمتر) بر روی آنها انجام داده می شود. در نتیجه این اصلاح دانه بندی، درصد ریز دانه خاک افزایش یافته و بخاطر حساسیت زیاد این بخش از خاک (ریزتر از الک 200) به تغییرات رطوبت، مقاومت برشی از خاک بمیزان زیادی تابع شرایط رطوبت و سرعت آزمایش می شود و مقادیر اندازه گیری شده تفاوت زیادی نسبت به مقاومت برشی واقعی خاک نشان می دهند. در تحقیق حاضر، بررسی تاثیر دانه بندی و ابعاد نمونه بر روی خاک درشت دانه تهران مدنظر گرفته تا با تعیین خطای ناشی از روش های متداول اصلاح (موازی یا حذفی) بر روی این خاک، زمینه برای تعیین هر چه دقیق تر پارامترهای مکانیکی خاک ‏‎(c, )‎‏ فراهم گردد. تا اینکه در صورت دستیابی به نتایج جامع، طراحی ها از دید مهندسی دقیق و اقتصادی باشند. به منظور دستیابی به اهداف مورد نظر، بررسی فوق بدو صورت تجربی و عددی به موازات یکدیگر انجام گرفته است. که در بررسی تجربی، نمونه ای از خاک درشت دانه تهران تهیه و با شرایط از قبل تعیین شده تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفت. در حالیکه در بررسی عددی، شبیه سازی آزمون برش مستقیم بروش المانهای مجزا ‏‎(dem)‎‏ اجرا گردید و سپس نمونه ای تقریبا مشابه تهیه شده طی بررسی های تجربی مدل و توسط برنامه تغییر یافته ‏‎ellipse‎‏، که طی تحقیق حاضر به منظور شبیه سازی آزمایش برش مستقیم اصلاح گردید، مورد تحلیل قرار گرفت. بعد از انجام بررسیهای تجربی و عددی، تاثیر عوامل مختلفی نظیر سطح تنش، تراکمن، دانه بندی و ابعاد نمونه بر روی آزمایش برش مستقیم در محدوده مطالعات انجام گرفته، تعیین و ارائه گردیده اند. تحقیق حاضر نشان داد که اصلاح دانه بندی تاثیر بسیار زیادی بر پارامترهای مکانیکی نمونه ها دارد. همچنین اصلاح دانه بندی به روش موازی نسبت به اصلاح حذفی نتایجی بسیار دور از واقعیت را می دهد. در حقیقت با اصلاح دانه بندی، رفتار و پارامترهای مکانیکی نمونه به شدت تحت تاثیر بخش ریزدانه، که طی اصلاح دانه بندی افزایش می یابند، قرار می گیرد. این مورد در خصوص نمونه های با اصلاح موازی شدت بیشتری دارد. بنابراین انجام آزمایشات برش با جعبه کوچک توصیه نمی گردد لیکن با توجه به محدودیت های موجود، انجام آزمایشهای فوق بر روی دانه بندی های با اصلاح حذفی مقادیر پارامترهای مکانیکی نزدیکتری نسبت به واقعیت را می دهد.