فرآیند متراکم سازی دینامیکی عمدتاً از طریق آزمایش های صحرایی تعیین می شود که تا حد زیادی به داوری و تجربه طراح بستگی دارد. این موضوع به طور مفصل توسطلایسمر ، اسکات و پیرس ، ماینه و جونز ، هلیمن ، کیان ، لی و همکاران ،منارد و برویس ، چارلز و همکاران و لوکاس بررسی شده است. در دنیای امروزی انجام فعالیت های صحرایی هنگفت و زمان بر می باشد، خصوصاً زمانی که نمونه های صحرایی دارای ابعاد بزرگی هستند آزمایشگاه سانتریفیوژ گزینه ای مطمئن است که به راحتی می توان انواع مدل ها را با ابعاد مختلف تهیه کرده، و تحت شرایط مختلف بارگذاری (استاتیکی و دینامیکی) مورد آزمایش و بررسی قرار داد.نکته قابل توجه در جدول که رابطه مستقیمی با پروژه دارد، این است که تنش بدست آمده در شرایط آزمایشگاه عیناً برابر با تنش اندازه گیری شده در شرایط صحرا می باشد. این مطالب را تایلور بررسی و نتیجه گیری کرده است. از بین آزمایش ها متعدد انجام شده، برای این تحقیق از نتایج دو آزمایش با درصد تراکم نسبی 3/41 و 2/43 استفاده شده است. درصد تراکم نسبی از رابطه زیر به دست میآید: rd = ?_max/?_n ×((?_n-?_min))/((?_max-?_min))6-1 که در آن rd درصد تراکم نسبی، ?_maxچگالی حداکثر،?_nچگالی طبیعی و ?_minچگالی حداقل می باشد. ما از داده های آزمایشگاهی در این پروژه استفاده کردیم که روند زیر بر روی آن صورت گرفته است. در آزمایشگاه سیگنال های نیرو و شتاب برای هر ضربه گرفته شده و بعد از این که توسط سیستم ثبت داده این داده ها به فایل های spread sheetتبدیل شد، داده ها به matlab برده شده و توسط برنامه نوشته شده پارامترهای مکانیکی خاک حاصل شد که در این پروژه در موارد محدود تنها از پارامتر عمق بهبود یافته استفاده شد. در محدوده ای که پیش بینی می شد ضربه اثر دارد، در دو جهت قائم و افقی دستگاه های اندازه گیری تنش که توسط پرویزی طراحی شده اند قرار گرفته و سیگنال های ایجاد شده در اثر هر ضربه گرفته شد. این سیگنال ها احتیاج به یکدست شدن داشتند که توسط برنامه نوشته شده به منحنی های مورد نظر تبدیل شوند. پس از اعمال ضرایب کالیبراسیون، پیک هر سیگنال در دو جهت قائم و افقی در اعماق مختلف تعیین گردید. در واقع برای هر آزمایش تراکم دینامیکی با انرژی کم در خاک، تعداد زیادی داده توسط سیستم ثبت داده گرفته شده است؛ که برای دستگاه های مختلف تعداد 2048 داده می باشد البته این داده ها برای اهداف مختلفی به کار رفته اند و داده ها به صورت 2^n می باشند که برای بعضی سیگنال ها قابل استفاده در تبدیل فوریه سریع (fft) هستند و از حوزه زمان به حوزه فرکانس تبدیل شده اند. در نمونه مدل شده در نرم افزار آباکوس، تراکم نسبی 42 درصد تحلیل شده است.که این نوع خاک از نوع سست بوده و هدف از تحقیق حاضر بهبود رفتار خاک در مقابل ضربه می باشد. با بررسی تغییرات ایجاد شده در خاک در اثر هر ضربه توانستیم از داده های آزمایشگاهی در آزمایشگاه سانتریفیوژنیز استفاده کنیم.

خاک های رسی معمولاً دارای مقاومت و ظرفیت باربری کم و مشکلات تورمی هستند. یکی از راه های مقابله با مشکلات این نوع خاک ها، تثبیت آنها است. آهک و سیمان متداولترین مواد شیمیایی در تثبیت خاک ها خصوصاً خاک های رسی هستند. اگر در خاک رس تثبیت شده با آهک، سولفات وجود داشته باشد یا خاک در معرض سولفات قرار بگیرد مشکلاتی از جمله کاهش مقاومت و افزایش تورم خاک رس بوجود می آید. علت این پدیده، واکنش شیمیایی بین کانی های خاک رس، آهک و سولفات است که باعث به وجود آمدن کانی های اترینگایت و تاماسایت در خاک می شود. درصورت وجود آب، این کانی ها متورم شده و از مقاومت خاک می کاهند. واکنش پوزولانی بین خاک و آهک به کندی انجام می شود، بنابراین فعال سازی این واکنش با کمک مواد افزودنی ضروری به نظر می رسد. خاکستر پوسته برنج (rice husk ash) شامل مقادیر زیادی سیلیکا با سطح ویژه بالاست که برای فعال سازی واکنش بین آهک و خاک مناسب است. در این پایان نامه از آهک و خاکستر پوسته برنج برای تثبیت خاک رس گچ‎دار استفاده می‎شود. خاک مورد مطالعه در این پایان نامه خاک رس گچ دار است، که حاوی 10 درصد گچ بوده و از منطقه ای نزدیک به شهر دهدشت استان کهگیلویه و بویراحمد تهیه شده است. برای سنجش مقاومت و تورم نمونه ها آزمایش های مقاومت فشاری محدود نشده و cbr انجام شده است. نمونه های خاک رس تثبیت شده حاوی درصدهای مختلف آهک و خاکستر پوسته برنج طی دوره های 7 و 28 روزه مورد عمل‎آوری قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از این تحقیق از یک طرف نشان دهنده تاثیر مثبت خاکستر پوسته برنج بر افزایش مقاومت خاک رس گچ دار تثبیت شده با آهک بوده و از طرف دیگرنشان دهنده تاثیر مثبت آن بر کاهش تورم است.

ناپیوستگی ها (به طور کلی درزه ها) عامل اصلی ناهمگونی و ناپایداری در مناطق توده سنگی مورد مطالعه مهندسین عمران، زمین شناسی، معدن و نفت می باشند. بنابراین نیاز به یک نمایه واقعی از هندسه توده سنگ احساس می گردد که انواع روش های مدل سازی می توانند این نیاز را برای مهندسان برطرف سازند. 311 درزه به روش خط اسکن از کوه رحمت برداشت شد و درزه های برداشت شده با نرم افزار stereonet دسته بندی شده و 4 دسته درزه اصلی به همراه درزه های تصادفی بدست آمد. با استفاده از مشخصات درزه های برداشت شده (شیب و امتداد)، دقت توزیع های آماری (نرمال، نمایی، گاما و بتا) بررسی گردید، همچنین برازش درزه های برداشت شده برای مدلهای فوق تعیین گردید. مبنای مقایسه توزیع های آماری بررسی گردیده، ضریب برازش (r2)، مربعات خطا (sse) و ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) بوده است. برای 311 درزه برداشت شده، توزیع بتا نمایش دقیق تری نسبت به توزیع های دیگر برای شیب درزه ها نشان داد. در صورتیکه توزیع امتداد درزه ها از مدلهای فوق پیروی نمی کرد. بنابراین توسط روش درون یابی اسپلاین مکعبی قطعه ای یک بعدی بهترین تابع چگالی احتمال برای آن بدست آمد، سپس توسط توابع چگالی احتمال و توابع توزیع تجمعی بکار گرفته شده بالا توزیع درزه ها در توده سنگ آهک به صورت یک بعدی شبیه سازی گردید. نتایج ارائه شده ارتباط نزدیکی بین مدل ارائه شده و درزه های واقعی نشان می دهد. برای شبیه سازی دو بعدی درزه های برداشت شده، با نرم افزار surfer المان بندی درزه ها انجام گرفت. برای بدست آورد تابع چگالی توأم امتداد و شیب درزه ها کدنویسی در matlab انجام گرفت که به ازای هر المان براساس درون یابی اسپلاین مکعبی دو بعدی، یک رویه محاسبه گردید. برای تولید توأم امتداد و شیب درزه ها کدنویسی در matlab انجام گرفت. سپس درزه های تولید شده با نرم افزار stereonet مدل سازی گردید. نتایج ارائه شده ارتباط نزدیکی بین مدل ارائه شده و درزه های واقعی نشان می دهد

فرار و نشت آب از پدیده های مخربی هستند که بعد از احداث سد های خاکی می تواند ایمنی و پایداری این سازه ها را به مخاطره بیاندازد. پژوهش های متعددی درباره مدل سازی عددی جریان های نشتی از سد های خاکی انجام شده است. روش های عددی می تواند یک ابزار خوب، دقیق و سودمند برای مدل سازی پدیده های فیزیکی از جمله حرکت و جریان آب درون نهشته های متخلخل باشد. بر اساس بازدید های صورت گرفته از سد خاکی شاه قاسم واقع در شهرستان بویراحمد، میزان نشت و فرار آب مشاهده شده در چاهک های پایین دست آن قابل توجه بوده و بیشتر از حد محاسبه شده در طراحی سد می باشد. در این پایان نامه برای مدل سازی عددی جریان آب نشت یافته از بدنه به سمت پی و جناحین سد شاه قاسم، یک مدل عددی توسعه داده می شود. نتایج مدل عددی بعد از ارزیابی اولیه و انجام آزمون های لازم برای تدقیق نتایج مورد بحث و بررسی قرار می گیرند. ابعاد و هندسه سد خاکی شاه قاسم واقع در شهرستان بویراحمد برای مدل تعریف، و شرایط مرزی مربوطه به نحو مناسب تعیین و به مدل معرفی می شوند. بعد از اجرای مدل نتایج مدل برای تدقیق محاسبات و صحت نتایج مورد برسی قرار گرفته و سپس با داده های برداشت شده توسط سیستم ابزار دقیق سد مقایسه می شوند. در این مقایسه نقاط ضعف و قوت مدل عددی مشخص شده و تلاش می شود که پیش بینی جریان نشتی و فشار بالابر بصورت دقیق صورت پذیرد. در نهایت راهکار های لازم برای تشخیص مسیر نشت، میزان فرار آب و سایر تمهیدات مربوط به ایمنی سد پیشنهاد می شود.

زمین یک سطح ناهموار است و بر روی آن شیب های متعددی وجود دارد. ناپایداری شیب های طبیعی و مصنوعی بر اثر عموامل مختلف، زمین لغزش نامیده می شود. زمین لغزش یکی از بلایای طبیعی در جهان است که انسان های زیادی را به کام مرگ کشانده است. روش های متعددی برای تحلیل پایداری شیب ها به وجود آمده اند. روش تعادل حدی و اجزای محدود از روش های پرکاربرد در تحلیل پایداری شیب ها هستند. معیار پایداری یک شیب، ضریب اطمینان است. همچنین رویه گسیختگی شیب را سطح لغزش می نامند. در روش اجزای محدود، هندسه سطح لغزش به ضریب-اطمینان بستگی دارد درحالی که در روش تعادل حدی، ضریب اطمینان به هندسه سطح لغزش بستگی دارد. به عبارت دیگر در روش تعادل حدی برعکس روش اجزای محدود، هندسه سطح-لغزش قبل از عمل تحلیل پایداری شیب فرض می شود. اکثراً در روش تعادل حدی هندسه سطح-لغزش دایره ای فرض شده است. در این تحقیق هندسه سطح لغزش از دایره ای به بیضوی تغییر داده می شود و دو روش بیشاپ ساده شده و جانبوی ساده شده از روش های زیرگروه روش تعادل حدی برای این نوع هندسه تعمیم داده می شود. سپس به مقایسه تحلیل پایداری شیب ها با این دو نوع هندسه در فضای دو بعدی و سه بعدی با روش های بیشاپ ساده شده و جانبوی ساده شده پرداخته می شود. همچنین به مقایسه تحلیل پایداری با روش اجزای محدود و روش تعادل حدی با فرض سطح لغزش بیضوی در فضای دو بعدی و سه بعدی نیز پرداخته می شود. برای تحلیل پایداری با سطح لغزش بیضوی از کدنویسی نوشته شده در برنامه متلب توسط مولف استفاده می-شود. در قسمتی دیگر از این تحقیق، از رویه یک زمین لغزش طبیعی در استان کهگیلویه و بویراحمد نقشه برداری می شود. سپس با روش های درون یابی کریجینگ و اسپلاین مکعبی دو بعدی، رویه واقعی آن مدل سازی می شود. سپس سطوح لغزش دایره ای و بیضوی برای این رویه گسیختگی، بدست آورده می شوند. در پایان به مقایسه تحلیل پایداری با سطوح لغزش دایره ای و بیضوی با روش تعادل حدی برای این گسیختگی طبیعی پرداخته می شود. برای مدل سازی رویه گسیختگی با روش اسپلاین مکعبی دو بعدی از کدنویسی نوشته شده در نرم افزار متلب توسط مولف استفاده می شود.

تونل یک سازه ی زیرزمینی و اصلی که برای حمل و نقل، عبور آب و دیگر اهداف نظیر الکتریسته یا ارتباطات نصب کابل به کار برده می شود. همچنین تونل های زیرزمینی به صورت گسترده برای کاهش بارترافیکی، معادن و مهندسی نظامی به کار گرفته می شود. یکی از روش های مهم در طراحی تونل ها و سازه های زیرزمینی تعیین تنش اطراف آن ها می باشد. با استفاده از تئوری پتانسیل مختلط دو تابع پتانسیل مختلط برای بدست آوردن تنش در تونل های بیضوی ارائه شده است. از فرضیات این تحقیق احداث تونل در یک محیط همگن و ایزوتروپ می باشد. در این تحقیق توسط نگاشت همدیس محیط بیرونی تونل بیضوی به محیط بیرونی یک دایره ی واحد تبدیل می شود. سپس با توجه به فرمول های بدست آمده از حل مسائل الاستیسیته در دو بعد تنش-های مماسی، شعاعی و برشی در دستگاه منحنی الخط بدست می آید. در این تحقیق از پنج منحنی نگاشت با ?های 0/5، 1، 1/2، 1/5و 2 استفاده شده که تونل در منحنی 0/5= ? می باشد و بقیه ی منحنی ها نشان دهنده ی محیط اطراف تونل می باشند. تنش مماسی روی سطح تونل به طور تقریبی در زاویه ی 25 درجه به بیشترین مقدار خود می رسد. مقدار ماکزیمم تنش مماسی با دور شدن از سطح تونل در حال کاهش و به سمت زاویه ی 45 درجه پیشروی می کند. همچنین مقادیر تنش شعاعی صفر در تمامی زوایا بین منحنی های 1= ? و 1/5= ? مشاهده می شود. تنش برشی نیز در منحنی های 0/5= ? و 1= ? در تمامی زوایا دچار افزایش یا کاهش شدید می باشد.

احتمالا اولین تونل ها در عصر حجر برای توسعه خانه ها با انجام حفریات توسط ساکنان شروع شد . این امرنشانگر این است که آنها در تلاشهایشان جهت ایجاد حفریات به دنبال راهی برای بهبود شرایط زندگی خود بوده اند. پیش از تمدن روم باستان، در مصر، یونان، هند و خاور دور و ایتالیای شمالی، تماما تکنیکهای تونل سازی دستی مورد استفاده قرار می گرفت که در اغلب آنها نیز از فرآیندهای مرتبط با آتش برای حفر تونل های نظامی، انتقال آب و مقبره ها کمک گرفته شده است. در ایران نیز از چند هزار سال پیش، به منظور استفاده از آبهای زیر زمینی تونل هایی موسوم به قنات حفر شده است که طول بعضی از آنها به 70 کیلومتر و یا بیشتر نیز می رسد. تعداد قنات های ایران بالغ بر50000 رشته برآورده شده است. جالب توجه است که این قنات های متعدد، طویل و عمیق با وسایل بسیار ابتدایی حفر شده اند. رومی ها نیز در ساخت قنات ها و همچنین در حفاری تونل های راه پرکار بودند. آنها در ضمن اولین دوربینهای مهندسی اولیه را در جهت کنترل تراز و حفاری تونل ها به کار بردند. اهمیت احداث تونل ها دردوران های قدیم، تا بدین جاست که کارشناسان کارهای احداث تونل درآن تمدن ها را نشانگر رشد فرهنگ و به ویژه رشد تکنیکی و توان اقتصادی آن جامعه دانسته اند.. در این تحقیق برای بررسی شکل تونل بر تنش ها و پایداری تونل، دو نوع تونل دایروی و بیضوی مدل گردید. برای بررسی ابعاد بر تنش ها و جابجایی در تونل ها، تونل های دایروی با قطرهای 6، 8 و 10 متر و تونل های بیضوی قائم به قطر10 به 8 و 7 به 5 مدل شد. برای بررسی تأثیر عمق در تنش ها و جابجاییها از تونل ها در عمق های 500 و 1000 متر مدل شد سپس جهت ایجاد حائل اطراف تونل، مصالح مختلف بتن غیرمسلج، بتن مسلح و شاتکریت در ضخامت-های 10 ، 30 و 50 سانتیمتر مدل شد که با این کار تأثیر ضخامت و نوع مصالح حائل بر پایداری اندرکنش و نمودارهای تنش- جابجایی مورد بررسی قرار گرفت. در زمان ایجاد حائل مش بندی فقط به اندازه ضخامت حائل مدل شده ایجاد می گردد. چراکه برای بررسی اندرکنش، تونل را بصورت مجزا و بدون اعمال بارسنگ و محیط اطراف تونل بررسی می کنیم این فشار بصورت فرضی و از داخل تونل به طرف بیرون اعمال می شود و پس از آن با بدست آوردن چند نقطه از تنش و جابجایی متناظر با آن منحنی حائل بدست می آید و بار دیگر با حذف حائل و درنظر گرفتن تونل با شرایط واقعی و با اعمال بارسنگ تنش و جابجایی متناظر با این فشار بدست می آید سپس با اضافه کردن فشار فرضی برخلاف بارسنگ نقطه تغییرشکل صفر را بدست می آوریم. از تلاقی دو منحنی محل اندرکنش حائل و سنگ و همچنین تنش و جابجایی متناظر با این اندرکنش بدست می آید.

در سدهای خاکی سه فرآیند مختلف باعث ایجاد پدیده فرسایش داخلی می گردد که عبارت اند از فرسایش پیشرونده به سمت بدنه بالادست، نشت متمرکز و اشباع بودن مصالح سد. برای کاهش انرژی جریان نشتی اشباع در بدنه سد خاکی تدابیر مختلفی اتخاذ می گردد که عبارت اند از استفاده از هسته رسی نفوذناپذیر در سدهای منطقه بندی شده و استفاده از زهکش های افقی، دودکشی و پنجه در سدهای همگن. هدف از این پایان نامه بررسی زهکش افقی در طول ها و ضخامت های مختلف برای دست یابی به بهترین طول و ضخامت از لحاظ عملکرد و شرایط اقتصادی است. همچنین به بررسی زهکش پنجه ای در حالات مختلف نسبت ارتفاع مخزن به ارتفاع زهکش، برای دستیابی به بهترین عملکرد و بیش ترین ضریب اطمینان پایین دست سد خاکی پرداخته شده است. سپس به بررسی بهینه ابعاد زهکش افقی و مایل یا دودکشی به منظور بدست آوردن ابعاد این نوع زهکش و مناسب ترین زاویه بین زهکش افقی با مایل برای عملکرد بهینه سد و در نهایت به مقایسه عملکرد این زهکش ها در ارتفاعات مختلف و انتخاب بهترین زهکش با توجه به و ارتفاع و شرایط مختلف پرداخته شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در سد خاکی همگن و غیر همگن با زهکش افقی با طول نسبی 1/0 تا 15/0 به عنوان حالت ناپایدار برای سد خاکی به دلیل برخورد اولین خط جریان با شیب پایین دست و در نتیجه بدست آمدن ضریب اطمینان زیر 5/1 (یعنی کمتر از حداقل ضریب اطمینان در حالت نشت دائمی و حال ماندگار) است. همچنین زهکش با طول نسبی 4/0 تا 5/0 به عنوان بهینه-ترین حالت با بیش ترین ضریب اطمینان (کمترین حجم مصالح) و زهکش با طول نسبی 7/0 تا 85/0 به عنوان نامناسب ترین حالت برای سد معرفی می شود. در حالت سد خاکی همگن و غیر همگن با زهکش دودکشی بهینه ترین طول زهکش افقی در تمامی ارتفاع ها، در محدود ه ای بین طولی برابر با ارتفاع سد و 25 درصد بیش از آن و طول بهینه زهکش مایل در طولی برابر با 50 درصد ارتفاع نرمال آب در مخزن سد خاکی هست. نتایج آنالیز نشت توسط نرم افزارseep w و slope w نشان داد که در شاخص بی بعد دوم 25/0n/h= خط فریاتیک نزدیک به شیب پایین دست از داخل زهکش پنجه عبور کرد ولی برای عبور ایمن این خط با فاصله ای مناسب از شیب پایین دست شاخص بی بعد 35/0n/h= مناسب-تر بود و با توجه به نتایج این نرم افزار مقدار n/h را تا 3/0 نیز می توان در نظر گرفت. این در حالی است که زهکش پنجه ای با زوایای 45 و 60 درجه مورد استفاده قرار می گیرد.

حرکت آب در لایه های زیر زمین و بالا آمدن سطح آن در نقاط مختلف خاک، یکی از مسائل بسیار مهم در زمینه های مختلف مهندسی، کشاورزی، صنعت و غیره محسوب می شود. در خصوص جریان های زیرزمینی و پروفیل سطح آب در خاک، تاکنون تحقیقات زیادی به ویژه در قالب مدل های عددی و روابط تحلیلی انجام شده است، که برای ارزیابی صحت آن ها به داده های صحرایی و آزمایشگاهی نیاز است. لیکن تاکنون یک مدل آزمایشگاهی یا فیزیکی که این مسئله را به طور دقیق مورد مطالعه قرار دهد، ارائه نشده است. در تحقیق حاضر سعی شده است با طراحی و تکمیل یک فلوم آزمایشگاهی به ابعاد طول، عرض و ارتفاع به ترتیب 2/2، 4/0 و 8/0 متر، صحت روابط تحلیلی و مدل های عددی ارائه شده برای دبی و پروفیل نشت برای سه نوع مصالح ریزدانه، درشت دانه و مخلوطی از دو مصالح ذکر شده روی سه شیب بستر افق، 5 درصد (شیب ملایم) و 15 درصد (شیب تند) در دو حالت قبل و بعد از تغذیه سطحی مورد ارزیابی و سنجش قرار گیرد.