یکی از عمده ترین مشکلات عملیات ساختمانی جلوگیری از هر گونه تغییر شکل نامتعارف در پی سازه ها می باشد که اغلب می تواند منجر به تخریب آنها گردد. این مسئله به ویژه در سازه های آبی مستقر روی خاک های گچی از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این تحقیق تلاش گردیده است تا با انجام آزمایشهای آبشوئی متعدد بر روی خاک مصنوعا گچی شده، تغییرات حجم در طی فرآیندآبشوئی اندازه گیری و بر اساس آن معادله فشار آب حفره ای مربوطه تعیین گردد. بدین منظور آزمایشهای تحکیم با شیب های هیدرولیکی اولیه متفاوت بر روی نمونه های با مقدار گچ وزنی ثابت انجام گردید. بر اساس نتایج حاصل از بررسی های آزمایشگاهی تغییرات حجم خاک نسبت به زمان در حین آبشوئی در خاک ماسه ای مصنوعئ گچی شده به صورت تابعی درجه دوم از زمان تعیین گردید که در آن مقادیر ثابت تابع پارامترهایی مانند نوع خاک، پراکندگی گچ، درصد گچ، شیب هیدرولیکی و گرما می باشند. سپس با استفاده از این رابطه معادله عمومی حاکم بر تحکیم خاک های گچی بسط داده شده و بصورت تحلیلی حل گردید. پس از مقایسه معادله تحکیم ترزاقی با معادله بسط داده شده در این تحقیق برای خاک گچی، مشخص شد که تفاوتی بین این دو معادله در بار های کم وجود ندارد. ولی با افزایش بار تفاوت بین مدل ترزاقی با مدل این پژوهش بیشتر میشود. این تفاوت در واقع حاصل از بخشی از فشار حفره ای است که ذرات گچ پیش از انحلال و آبشوی تحمل کردند و پس از انحلال، از مدل خاک گچی خارج شده اند. همچنین نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که تعیین ضریب تحکیم برای خاک های گچی از روش های معمول مانند روش جذر زمان و لگاریتم زمان نتایج قابل اعتمادی را بیان نمی کند. علت امر این است که روش های مذکور (روش جذر زمان و لگاریتم زمان) براساس روابط بین عامل زمان(tv) ودرصد تحکیم متوسط حاصل از تئوری ترزاقی استوار است و این روابط برای تحکیم خاک عای گچی صادق نمی باشند.

با توجه به ضعیف بودن خواص مهندسی خاک های ریز دانه نظیر مقاومت برشی و ظرفیت باربری آنها ، کاربرد این نوع خاکها در پروژه های عمرانی به عنوان مصالح قرضه و یا تکیه گاه سازه ها همواره با محدودیتهائی همراه بوده است. امروزه تکنیکهای مختلفی شامل تسلیح و تثبیت خاک به منظور بهبود خواص مهندسی خاکهای ریزدانه مورد استفاده قرار می گیرند که هرکدام دارای ویژگیهای فنی و اقتصادی خاص خود می باشند. استفاده از آهک برای تثبیت خاک از دیر باز مورد توجه بوده و کاربرد الیاف مصنوعی پلی پروپیلن نیز اخیراً رایج گردیده است. علیرغم اثرات مثبت افزودن آهک به خاکهای ریزدانه و همچنین تسلیح این خاکها توسط الیاف مصنوعی، ارزیابی دوام خاکهای تثبیت و یا تسلیح شده به ویژه در مناطق سردسیر که بیشتر در معرض ذوب و یخبندانهای مکرر می باشند، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش تاثیر سیکل های مختلف انجماد و ذوب بر خصوصیات مقاومتی و شکل پذیری نمونه های تثبیت و تسلیح شده با آهک و الیاف پلی پروپیلن مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بدین منظور 12 نوع ترکیب متفاوت با بکار بردن سه سطح آهک (0، 2 و 4 درصد وزنی خاک) و چهار سطح الیاف پلی پروپیلن(0، 0.25، 0.5 و 1 درصد وزنی خاک) تهیه گردید. نمونه های آزمایشی ساخته شده از هر یک از مخلوط ها پس از 28 روز عمل آوری تحت سیکل های انجماد و ذوب متفاوت شامل 0، 1، 4، 7 و 10 سیکل قرارگرفتند. سپس مقاومت فشاری محصور نشده نمونه ها پس از تحمل سیکل های ذوب و انجماد مورد نظر، تعیین گردید. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایشهای مختلف مشخص گردید که کاربرد توامان آهک و الیاف پلی پروپیلن تاثیر به مراتب بیشتری در بهبود خواص خاک نسبت به کاربرد تنهائی آنها دارد. بر این اساس کاربرد توام 4 درصد آهک و 0.5 درصد الیاف پلی پروپیلن به عنوان مناسب ترین ترکیب برای تهیه مخلوط با مقاومت و دوام مناسب تعیین گردید. بطوریکه مقاومت فشاری نمونه های آزمایشی با ترکیب یاد شده پس از تحمل مراحل مختلف سیکل های ذوب و یخبندان تغییری نداشته است.

در این پژوهش که بمنظور ارزیابی تاثیر الگوی مسلح سازی توسط ژئوگرید بر کمانش جانبی ستون سنگی و تغییرات کمی و کیفی کمانش ستون انجام شده است، با در نظر گرفتن سه حالت مسلح سازی و تحلیل توسط نرم افزار اجزاء محدود plaxis انجام شد. حالات مسلح سازی شامل تمام مسلح(full length)، مسلح شده موضعی(local) و مسلح شده ترکیبی (combined)، برای ارزیابی تغییرات حداکثرکمانش جانبی(lbm)، کاهش حداکثر کمانش (lbrm)، عمق کمانش جانبی حداکثر(dlbm) و طول ناحیه کمانش یافته(lbz) در ستون سنگی غیر مسلح (ordinary stone column) و مسلح شده (encased stone column)، انجام پذیرفت. برای مطالعه پارامتریک، متغییرهایی نظیر طول ستون سنگی (lsc)، قطر ستون سنگی (d)، زاویه اصطکاک داخلی مصالح ستون سنگی (s?) و مقاومت چسبندگی زهکشی نشده یا مقاومت برشی زهکشی نشده (cu) خاک رس ch اطرف ستون سنگی و همچنین سختی محوری ژئوگرید (j)، نحوه آرایش طولی ژئوگرید (geogrid length pattern) و نحوه آرایش سختی ژئوگرید (geogrid stiffness pattern) برای ستون سنگی مسلح (esc) در نظر گرفته شده اند.نتایج تحلیلها نشان می دهند، افزایش سختی محوری ژئوگرید(j) تاثیر قابل توجهی بر افزایش ظرفیت باربری و lbrm ستون سنگی مسلح داشته و ظرفیت باربری ستون مسلح با سختی محوری کمتر، بمیزان بیشتری تحت تاثیر cu اطراف است. همچنین کاربرد مسلح سازی ترکیبی نسبت به تمام مسلح و موضعی، باعث انتقال عمق کمانش جانبی حداکثر به عمقی معادل 25/2 برابر نسبت به حالت غیر مسلح شده و منجر به مسلح سازی بهینه از لحاظ مصرف مسلح کننده می گردد. بعلاوه تغییر در الگوی آرایش ژئوگرید در عمق(glp)، تأثیر بیشتری بر روی lbrm ستون سنگی محصور در خاک نرم داشته و هر چه خاک سخت تر باشد، تغییر در (glp) و الگوی آرایش سختی ژئوگرید در عمق ستون سنگی (gsp) اختلاف کمتری را در تغییر از حالت ترکیبی نسبت به حالت موضعی در lbrm ایجاد می کند.

یکی از جدیدترین ایده های کاربرد خاک مسلح در سازه های دریایی، سازه سیستم سلولی ژئوسینتتیکی (gcs) می باشد. این سازه متشکل از سه بخش کلی پوسته ژئوسینتتیک، قاب فلزی و مصالح خاکی پرکننده می باشد. در تحقیق حاضر به منظور بررسی رفتار موج شکن gcs تحت بار انفجار و تاثیر پارامترهایی مثل وزن مواد منفجره، فاصله انفجار از موج شکن، سختی محوری پوسته ژئوسینتتیکی، تنش تسلیم میلگردهای تشکیل دهنده قاب، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی مصالح پرکننده موج شکن از نرم افزار اجزاء محدود abaqus 6.11-3 و تحلیل به صورت سه بعدی و برای مباحث مربوط به انفجار از آئین نامه(unified facilities criteria (ufcاستفاده شده است. با توجه به نتایج حاصل می توان نتیجه گرفت که با افزایش وزن مواد منفجره و نیز کاهش فاصله انفجار از سازه، مقدار بیش فشار ناشی از موج انفجار افزایش یافته که باعث افزایش جابجایی افقی و نشست قائم سازه می گردد. برای کنترل مقادیر جابجایی و نشست در محدوده مجاز، هر یک از پارامترهای تنش تسلیم میلگردهای قاب، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی خاک پرکننده به طور جداگانه افزایش داده شد و مشخص گردید که با افزایش زاویه اصطکاک داخلی از مقادیر تغییرمکان های افقی و قائم کاسته شده، اما تاثیر افزایش چسبندگی در کاهش پارامترهای فوق بیشتر از افزایش زاویه اصطکاک داخلی می باشد. همچنین کمترین نشست قائم به ترتیب با افزایش پارامترهای چسبندگی خاک، تنش تسلیم قاب و زاویه اصطکاک داخلی خاک و کمترین جابجایی افقی به ترتیب با افزایش پارامترهای تنش تسلیم قاب، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک حاصل می گردد.

خاک های رسی در حالت سست واشباع مستعد نشست زیاد و گسیختگی می باشند. از آنجا که با افزایش تراکم ،مقاومت خاکها افزایش پیدا می کنند ، برای تقویت نیاز به تراکم دارندکه مستلزم خروج آب بین دانه ای است. با توجه به اینکه معمولا نفوذ پذیری این خاک ها پایین است،لذا جهت تسریع در تحکیم خاک بستر واقع در زیر خاکریزها از زهکش های قائم استفاده می شود . این تحقیقبا استفاده از نرم افزار abaqus 6.11-3 به صورت سه بعدی و در نظر گرفتن مدل رفتاری موهر –کولمب برای خاکریز و cam-clay اصلاح شده برای بستر سست انجام شده و به دو قسمت تقسیم بندی شده است. قسمت اول، بستر های سست با سه نمونه خاک ( ch ,cl,cl-ml) با زهکش های قائم ژئوسینتتیکی واقع در زیر خاکریز های مسلح مورد مطالعه قرار گرفته و توصیه های فنی شامل : عمق نفوذ زهکش، 80%ضخامت بستر سست و همچنین آرایش با عمق نفوذ یکی در میان 80و100درصد ضخامت بستر سست به عنوان عمق بهینه نفوذزهکش توصیه می شود.همچنین با اصلاح رابطه شرکت کولبوند در مورد زهکش های قائم نواری رابطه جدید(dwd=1/25sd) (که در آن : dwdوsd به ترتیب منطقه تحت تاثیر زهکش و فاصله بین زهکش ها می باشد) ارائه شده برای طراحی پیشنهاد می گردد.در قسمت دوم،اثر استفاده از ژئوتکستایل در خاکریز،برای کاهش جابجایی افقی و پایداری خاکریز بررسی شده است. با توجه به ارزیابی تاثیر پارامتر ها بر عملکرد خاکریز های مسلح مشاهده گردید،که با افزایش تعداد لایه های خاکریز،سختی محوری ژئوتکستایل،بهبود پارامتر های مقاومتی (c ،? و ?)مصالح خاکریز وزمان ساخت لایه های خاکریز،جابجایی افقی خاکریز کاهش می یابد.همچنین قرارگیری ژئوتکستایل با طولی برابر با 80% نصف عرض خاکریز به عنوان طول بهینه را می توان در نظر گرفت.

استفاده از میخ گذاری برای تسلیح و تثبیت خاک از جمله روشهای مرسوم برای پایداری سازی گود ها به ویژه در مناطق شهری است. علیرغم تجربه زیاد در طراحی و اجرای این روش پایدارسازی هنوز تاثیر برخی از مشخصات هندسه تسلیح در طرح بهینه میخ گذاری نیاز به بررسی بیشتر دارد. در این تحقیق اثر عوامل مختلفی از هندسه تسلیح شامل طول میخ، زاویه میخ ها نسبت به افق، عمق قرارگیری و فاصله میخ ها در پایدارسازی کلی گود برای چهار نوع خاک، با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود plaxis شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر طول و موقعیت قرارگیری میخ ها برای یک نوع خاک در ارتفاع های مختلف و با طول میخ متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی زاویه میخ ها مشخص گردید که بیشترین ضریب اطمینان در مدلی حاصل شد که میخ ها در آن با زوایای 0، 2، 4، 6، 10، 12، 14 و 16 درجه نسبت به سطح افقی نصب شده اند. حداقل تغییرمکان افقی زمانی اتفاق می افتد که میخ ها با خاک زاویه افقی بسازند. زمانی که از میخ ها با زوایای برابر در خاک استفاده می شود، نصب میخ با زاویه 15 درجه نسبت به سطح افق بهینه ترین حالت است. نوع خاک نیز تأثیری در زاویه بهینه میخ گذاری در خاک ندارد. همچنین در بررسی طول بهینه میخ ها در پایدارسازی گود مشخص شد که حداقل طول لازم برای پایدارسازی گود به اندازه طول گوه گسیختگی و حداکثر طول لازم در ترازهای مختلف گود با کاهش در ارتفاع گود کاهش می یابد. حداکثر طول لازم در ترازهای بالایی گود برابر 1/2 ارتفاع گود و در ترازهای پایینی گود برابر با 0/6 ارتفاع گود می باشد. همچنین با کاهش در ارتفاع گود، خاک وضعیت مناسب تری نسبت به بالای گود پیدا می کند.

محاسبه دقیق تراوش از بدنه و پی سد از جهات فنی و اقتصادی حائز اهمیت است، زیرا جریان آب، باعث به وجود آمدن فشار آب حفره ای و نیروهای تراوشی می شود که در صورت تجاوز این نیروها از حد بحرانی، پایداری مصالح بدنه و پی سد را با چالش جدی مواجه می کند. به همین دلیل بحث کنترل پایداری سدها لازم و ضروری به نظر می رسد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر عواملی همچون خصوصیات هیدرولیکی مصالح، مقدار و شدت تخلیه و آبگیری در موقعیت و شکل منحنی فریاتیک، فشار آب حفره ای و متعاقب آن در پایداری شیب بالادست و پایین دست سد خاکی همگن و غیرهمگن با هسته قائم رسی و در نهایت بررسی اثر نوسانات تراز آب، در قالب اعمال وضعیت های متفاوت مخزن بر روند ضرایب اطمینان و تشخیص مراحل بحرانی (حداقل ضرایب اطمینان) می باشد. توابع نفوذپذیری مصالح بدنه به سه شکل کلی تخمین غیرخطی نفوذپذیری برحسب مکش، ضرایب نفوذپذیری ثابت و مستقل از مکش و تخمین خطی طبق توصیه نرم افزار در تحلیل های تراوش و پایداری اعمال شد. سپس با لحاظ چهار وضعیت متفاوت مخزن، تحلیل های تراوش و پایداری توسط نرم افزارgeostudio (زیر برنامه های seep/w و slope/w ) در دو حالت پایدار و گذرا، با اعمال چهار شدت تخلیه و آبگیری متفاوت انجام گردید. جهت اعتبارسنجی برخی نتایج تحلیل، از داده های ابزار دقیق ثبت شده ی سد خاکی شهرچای استفاده شد. نتایج، ناکارآمد بودن تئوری اشباع کامل و لزوم بکارگیری تئوری اشباع/ غیراشباع جهت شبیه سازی شکل و تغییرات منحنی فریاتیک و فشار آب حفره ای خاکریز در معرض نوسانات تراز آب مخزن را نشان داد. مشخص گردید تابع هدایت هیدرولیکی و منحنی مشخصه رطوبتی باید برای تمام مواد و مصالح در مساله ای که ناحیه غیراشباع دارد، تعیین شود. حتی در صورتی که توابع یک تقریب باشند، نتایج نسبت به حالتی که خصوصیات هیدرولیکی به صورت یک خط افقی صاف وارد شود، واقعی تر است. اعمال خصوصیات هیدرولیکی ثابت (اشباع) در هر سه لایه و یا در پوسته پایین دست، ضرایب اطمینان شیب پایین دست را در حالت تراوش دائم و آبگیری به ترتیب 43/1 و 48/1 برابر بیشتر از وضعیت اعمال خصوصیات هیدرولیکی متغیر (غیراشباع) برآورد می کند. همچنین تاثیر منحنی مشخصه رطوبتی و تغییرات شیب (m_w) این تابع در شدت تخلیه و آبگیری و متعاقبا فشار آب حفره ای و مقاومت برشی ناشی از اعمال مکش توسط این منحنی بسیار قابل توجه است. بطوریکه با کاهش آن و نزدیک شدن به حالت ثابت، روند ضرایب اطمینان و موقعیت حالات بحرانی نیز تغییر می کند. همچنین پیچیدگی تفسیر مقادیر ضرایب اطمینان و روندهای حاصله با تغییرات تراز آب مخزن به علت تاثیر قابل توجه سه عامل فشار آب حفره ای، مکش ماتریک و فشار آب مخزن، ضرورت بکارگیری شرایط نزدیک به واقعیت در ناحیه غیراشباع را مشخص می کند.

خاک طبیعی موجود در محل عملیات ساختمانی، معمولاً به طور کامل برای تحمل سازه مورد نظر مناسب نیست. خاک های رسی از جمله خاک هایی می باشند که دارای خواص مهندسی ضعیف می-باشند. مشکلات خاک های رسی زمانی بیشتر می گردد که این نوع خاک ها واگرا یا متورم شونده نیز باشند. این مشکلات می تواند در سازه های آبی، با توجه به افزایش روز افزون شبکه های آبیاری و زهکشی، به واسطه احتمال ارتباط دائم آب با بستر سازه نمود بیشتری پیدا کند. این پژوهش با هدف بهبود ویژگی های ژئوتکنیکی خاک رسی با افزودن خاکستر لجن فاضلاب و آهک و تعیین مقادیر مناسب افزودنی های ذکر شده انجام شده است. بدین منظور ابتدا تیمارهای مختلفی با افزودن چهار سطح خاکستر لجن فاضلاب شامل 0، 5، 10 و 15 درصد و چهار سطح آهک شامل0، 1، 3 و 5 درصد در نظر گرفته شد. سپس آزمایش های آزمایشگاهی شامل تراکم استاندارد، تراکم هاروارد و مقاومت فشاری محصور نشده در دو حالت اشباع و با رطوبت بهینه بر روی تیمارهای مورد بررسی انجام گرفتند. نمونه های آزمایش مقاومت فشاری برای سنین 7، 14، 28 و 90 روز عمل آوری شدند. در نهایت نتایج آزمایش مقاومت فشاری با یک طرح فاکتوریلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش تراکم نشان داد که افزودن آهک هیدراته و خاکستر لجن فاضلاب در کاهش وزن واحد حجم خشک بیشینه و افزایش رطوبت بهینه موثر می باشد. نتایج مقاومت فشاری نشان داد که مقدار بیشینه آهک 5 درصد و مقدار بهینه خاکستر لجن فاضلاب 10 درصد می باشد که افزودن توأم این دو ماده باعث افزایش 5 برابری مقاومت در حالت رطوبت بهینه و 36/25 برابری مقاومت در حالت اشباع در مقایسه با خاک طبیعی می گردد و زمان عمل آوری نقش بسزایی در افزایش مقاومت فشاری دارد. همچنین تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار spss موید این مطلب بود که افزودن خاکستر لجن فاضلاب و آهک به خاک رسی، برای افزایش مقاومت فشاری محصور نشده موثر می باشد. بر اساس نتایج مشخص شد که خاک رسی می تواند به طور موفقیت آمیزی با خاکستر لجن فاضلاب و آهک تثبیت شود.

واگرائی خاک پدیده ای است که طی آن ذرات خاک در تماس با آب به صورت شناور در آمده و توسط نیروی حاصل از جریان آب از محیط خارج می گردد. عدم شناخت این پدیده در مطالعات اولیه پروژه ها موجب بروز خسارات و تخریب های قابل توجهی در سازه های ساخته شده بر روی این خاک ها می شود. واگرائی ممکن است ماهیت شیمیائی و یا ماهیت فیزیکی داشته باشد. در خاک های ماسه ای ماهیت واگرائی فیزیکی است. در صورت وجود خاک ماسه واگرا در زیر سازه های آبی، در اثر جریان آب و وقوع پدیده آبشستگی این خاک ها از محیط خارج و باعث تخریب سازه می گردند. با توجه به گستردگی این نوع خاک ها در مناطق مختلف ایران و همچنین با در نظر گرفتن برنامه های توسعه ای کشور در احداث پروژه های عمرانی، شناسایی صحیح این پدیده و انجام تمهیدات مورد نیاز جهت جلوگیری از تخریب این سازه ها امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. تثبیت خاک یکی از روشهای کنترل آبشستگی است که معمولا با استفاده از مواد و روش های مختلف صورت می گیرد. در این پژوهش تاثیر نانوسیلیس و نانورس در کنترل آبسیتگی و یا فرسایش درونی خاک ماسه ای مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور یک نمونه خاک ماسه ای انتخاب و سپس با افزودن مقادیر مختلف نانورس و نانو سیلیس 28 نمونه آزمایشی ساخته شد. سپس آزمایش های وارفتگی و واگرایی( به روش پین هول ) بر روی نمونه ها انجام گردید. بر اساس نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده مشخص گردید که افزایش هر یک از دو ماده نانویی مورد بررسی موجب افزایش مقاومت خاک ماسه ای در برابر ورافتگی می شود. همچنین با انجام آزمایش پین هول بر روی نمونه های ماسه ای مشاهده گردید که این دو نانو باعث کاهش میزان واگرائی خاک ماسه ای می شود. بطوریکه مقدار نانورس مناسب برای کنترل فرسایش درونی ماسه معادل 0/1 درصد و مقدار محلول نانوسیلیس لازم برای کنترل واگرایی خاک ماسه ای ماسه معادل 2 میلی لیتر از محلول مورد استفاده برای 100 گرم خاک ماسه تعیین گردیدند.

اندرکنش خاک-مسلح کننده در ساختار های خاک مسلح در حالت بیرون کشش، لازمه یک طراحی موفق می باشد. این مطالعه نتایج تحلیل اجزاء محدود سه بعدی با شبیه سازی آزمایش بیرون کشیدگی در مقیاس آزمایشگاهی و با بکارگیری ژئوگریدهای مختلف توسط نرم افزار abaqus ارائه می دهد. نتایج عددی شامل نیروها، تنش ها و جابجایی ها با مقادیر اندازه گیری شده در راستای طولی و عرضی ژئوگریدازآزمایشگاه مقایسه و تطابق داد شد. تأثیر پارامترهای مختلف خاک دانه ای-ژئوگرید بر مقاومت بیرون کشیدگی ژئوگرید مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج بدست آمده که بصورت نمودار ارائه شدند، با یکدیگر مقایسه گردید.