بررسی اندر کنش خاک- مسلح کننده یکی از مهمترین عوامل در طراحی سازه های خاک مسلح می باشد. بدین منظور از آزمایش های برش مستقیم و بیرون کشش استفاده می گردد که تا به امروز عمدتاً بر روی خاک های دانه ای انجام گردیده است. برتری رفتار خاک مسلح بیشتر ناشی از افزایش مقاومت برشی آن می باشد. افزایش مقاومت برشی خاک مسلح شده با ژئوگرید از دو عامل افزایش مدول خاک و مقاومت بالای مسلح کننده در کشش ناشی می شود. مقاومت کششی مسلح کننده در درون خاک حاصل از مقاومت اصطکاکی سطح تماس و ایجاد مقاومت مقاوم (پاسیو ) ایجاد شده در جلو المان های متقاطع عرضی ژئوگرید می باشد. هر دو مقاومت تولید شده بویژه مقاومت مقاوم بستگی به زاویه اصطکاک داخلی خاک دارد. در خاک رس مسلح شده، مقاومت سطح تماس پایین بوده و در نتیجه گسیختگی سطح تماس قبل از رسیدن مقاومت کششی مسلح کننده به حد نهائی رخ می دهد. محل هائی که با کمبود مصالح دانه ای مواجه بوده و خاک های ریزدانه گسترش دارند، امکان این وجود دارد که با بکارگیری لایه ای نازک از مصالح دانه ای با مقاومت زیاد در اطراف مسلح کننده، باعث بهبود مقاومت سطح تماس خاک های ریزدانه – ژئوگرید گردد. مدفون نمودن ژئوگرید در یک لایه نازک ماسه ای برای تسلیح خاک های رسی باعث افزایش مقاومت سطح تماس خواهد شد. در صورت استفاده خاک های رسی به عنوان مصالح خاکریز در احداث سازه های خاک مسلح باعث اقتصادی شدن طرح می شود. بدین منظور از دستگاه برش مستقیم مقیاس بزرگ (cm20×30×30) برای ارزیابی پارامترهای اصطکاکی سطح تماس بین سه نوع ژئو گرید با نام های تجاری fortrac80/30-20، miragrid50/25-30 و ce121/7/8، دو نوع رس a ( حد روانی 26 درصد و شاخص خمیری 22 درصد) و رس b (حد روانی53 و شاخص خمیری 19 درصد ) و ماسه سیلیسی فیروزکوه به عنوان مصالح درشت دانه استفاده شده است. تأثیر اندازه ذرات ماسه، درصد رطوبت ماسه، درصد سهم اعضاء متقاطع عرضی ژئوگرید، تاثیر مقاومت کششی ژئوگرید و تاثیر دانسیته متفاوت خاک رس بر روی پارامترهای سطح تماس مورد بررسی قرار گرفته است. جهت مقایسه، با اصلاح دستگاه برش مستقیم اقدام به انجام آزمایش های بیرون کشش گردیده است. بدین منظور از ژئوگرید fortrac برای ارزیابی و نهایتاً مقایسه با پارامتر های سطح تماس نمونه های رس – ژئوگرید، ماسه – ژئوگرید و رس – ماسه – ژئوگرید استفاده شده است. همچنین با استفاده از برنامه المان های محدود plaxis اندرکنش خاک - ژئوگرید بررسی و با نتایج آزمایش های آزمایشگاهی مقایسه انجام گردیده است. نتایج مطالعات نشان داد که فراهم آوردن یک لایه نازک ماسه در اطراف ژئوگرید درتسلیح خاک رس باعث بهبود اندرکنش سطح تماس و نهایتاً مقاومت برشی سطح تماس می گردد. فراهم نمودن لایه نازک ماسه ای نه تنها باعث بهبود مقاومت برشی خاک های رسی در پشت سازه های حائل خواهد شد، بلکه مسیرهای افقی زهکشی را فراهم می نماید که از اشباع شدن و ایجاد فشار های آب حفره ای احتمالی نیز جلوگیری به عمل خواهد آورد. در سیستم مطالعه شده مشاهده گردید که با افزایش تدریجی ضخامت لایه ماسه اطراف ژئوگرید، مقاومت برشی سطح تماس تدریجاً افزایش یافته و یک ضخامت بهینه از ماسه تعیین گردیده است. افزایش ضخامت لایه ماسه بیش از مقدار بهینه تاثیر چندانی در مقاومت برشی نداشته است. پیش بینی می گردد که برای یک نوع خاص خاک، مسلح کننده و شرایط بارگذاری یک ضخامت بهینه از ماسه وجود داشته باشد که بیشترین بهبود در مقاومت برشی را حاصل نماید. نتایج نشان داد که با افزایش قطر دانه های ماسه مقدار مقاومت برشی سطح تماس نیز افزایش می یابد که دلیل آن افزایش بیشتر قفل و بست شدن دانه ها در داخل چشمه های باز ژئوگرید می باشد. مرطوب بودن لایه نازک ماسه ای در مقایسه با حالت خشک نیز باعث افزایش بیشتر مقاومت برشی سطح تماس گردیده است. بررسی ها نشان داده که سهم درصد مقاومت مقاوم تولید شده توسط المانهای عرضی ژئوگرید در برش مستقیم حدود 10 تا 12 درصد کل مقاومت برشی می باشد. نتایج نشان داد که با افزایش 15 درصد دانسیته رس، مقاومت برشی حدود 45 درصد افزایش یافته است. تاثیر دانسیته در مقاومت برشی سطح تماس در تنش های قائم بالا بیشتر از تنش های قائم پائین بوده است. افزایش زاویه اصطکاک داخلی رس به دلیل افزایش دانسیته باعث افزایش اصطکاک خاک با المانهای ژئوگرید، افزایش مقاومت برشی خاک در چشمه های باز ژئوگرید و افزایش مقاومت مقاوم گردیده است. در نتیجه با افزایش اجزاء مختلف مقاومت برشی سطح تماس، مقاومت برشی افزایش یافته است. نتایج آزمایش های بیرون کشش بر روی نمونه های رس - ژئوگرید نشان داد که مقاومت بیرون کشش ژئوگرید در تنش های قائم بالا بیشتر بسیج شده است. علت این رفتار این است که در تنش های قائم بالا دانه های خاک بیشتر فشرده شده و به طبع آن مقدار مقاومت مقاوم ایجاد شده در جلو اعضاء متقاطع عرضی افزایش یافته در نتیجه مقاومت بیرون کشش سطح تماس بیشتر بسیج می گردد. همچنین مشاهده شد که تسلیح خاک رس در آزمایش های برش مستقیم و بیرون کشش به ترتیب 83 و 555 درصد زاویه اصطکاک ظاهری را افزایش داده است. نتایج آزمایش های بیرون کشش بر روی نمونه های ماسه - ژئوگرید نشان داد زاویه اصطکاک ظاهری نسبت به آزمایش برش مستقیم حدوداً دو برابر افزایش یافته است. آزمایش های بیرون کشش بر روی نمونه های رس – ماسه – ژئوگرید نشان داد که فراهم نمودن لایه نازک ماسه ای در طرفین مسلح کننده ژئوگرید باعث باعث بهبود سطح تماس و افزایش مقاومت بیرون کشش می گردد. همچنین مشاهده شد که یک ضخامت بهینه برای لایه نازک ماسه ای در برگیرنده ژئوگرید وجود داشته که بیشترین بهبود سطح تماس رس- ژئوگرید را نتیجه می دهد.

تحقیقات انجام شده نشان دادند که انجام تسلیح توسط ژئوتکستایل ها می تواند باعث پخش مجدد بار اعمال شده به مساحت بیشتری نسبت به حالت اولیه گردد که این امر باعث حداقل شدن تمرکز تنش و رسیدن به یک پخش تنش یکنواخت تر می شود و این امر موجب کاهش نشست و افزایش ظرفیت باربری پی می گردد.

بررسی اندرکنش خاک - مسلح کننده یکی از مهمترین عوامل در طراحی سازه های خاک مسلح می باشد. بدین منظور از آزمایش های برش مستقیم و بیرون کشش استفاده می گردد. برتری رفتار خاک مسلح بیشتر ناشی از افزایش مقاومت برشی آن می باشد. افزایش مقاومت برشی خاک مسلح شده با ژئوگرید، از دو عامل افزایش مدول خاک و مقاومت بالای مسلح کننده در کشش، ناشی می شود. مقاومت کششی مسلح کننده در خاک، حاصل از مقاومت اصطکاکی سطح تماس و ایجاد مقاومت مقاوم در جلوی المان های متقاطع عرضی ژئوگرید، می باشد. عوامل مختلفی بر اندرکنش خاک - مسلح کننده تاثیر می گذارد. یکی از این عوامل، مقدار مقاومت کششی خود ژئوگرید می باشد. بنابراین در تحقیق حاضر، تاثیر مقاومت ژئوگرید بر مقاومت اندرکنش مورد بررسی قرار گرفته است. برای ارزیابی این عامل، چهار نوع ژئوگرید و دو نوع ماسه و یک نوع رس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که خصوصیات اندرکنش به مقاومت ژئوگرید وابسته است. در تنش نرمال 20 کیلوپاسکال، ژئوگریدی که مقاومت کمتری دارد، نیروی بیرون کشش بیشتری از خود نشان داد. در حالی که، در تنش های نرمال 50 و 80 کیلوپاسکال، ژئوگریدهای با مقاومت بیشتر، نیروی بیرون کشش بیشتری از خود بروز دادند. در آزمایش های خاک - ژئوگرید، یک رابطه خطی بین تنش نرمال و تنش برشی نهایی بسیج شده، مشاهده شد. نیروی بیرون کشش ژئوگریدها در آزمایش های رس - ژئوگرید کمتر از آزمایش های ماسه ها - ژئوگرید، در تنش نرمال یکسان، بوده است.

ژئوسینتتیک ها به منظور تسلیح توده های خاکی، طی چند دهه گذشته، به طور گسترده در پروژه های مختلف عمرانی مورد استفاده قرار گرفته اند. بکارگیری مسلح کننده ها، نیروی مقاومت را در توده خاک از طریق تامین نیروی کششی افزایش، جابه جایی ها را کاهش و متعاقباً پایداری کلی را در سازه های خاکی افزایش می دهند. در پروژه های خاک مسلح از قبیل خاکریزها و دیوارهای حائل، در صورت وجود خاکهای ریزدانه و کمبود مصالح دانه ای در محل پروژه، استفاده از مصالح ریزدانه بدلیل اقتصادی شدن طرح و کاهش زمان ساخت، قابل توجه به نظر می رسد، از سوی دیگر مفهوم خاک مسلح مبتنی بر اندرکنش بین خاک و مسلح کننده می باشد که در خاکهای رسی، مقاومت سطح تماس خاک و مسلح کننده پایین بوده و موجب شکست برشی قبل از بسیج شدن تمامی مقاومت کششی مسلح کننده می گردد. در صورت به کارگیری از لایه های نازک ماسه در اطراف عوامل تسلیح در خاکریزهایی با کیفیت پایین، مقابله با تنش های برشی بالا در نزدیکی سطح تماس به طور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد این روش اجرا به تکنیک ساندویچی مشهور می باشد. در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار plaxis، رفتار دیوار حائل خاکریز رسی مسلح که در آن از سیستم ساندویچی استفاده شده بود، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین پارامترهایی از قبیل ضخامت پوسته، ارتفاع دیوار، سختی ژئوگرید، فاصله ژئوگریدها و ضخامت ماسه به عنوان متغیر برگزیده شد تا به بررسی تاثیر مقادیر گوناگون هریک از پارامترهای فوق بر روی رفتار دیوار خاک مسلح پرداخته شود. بدین منظور برای بررسی تاثیر ضخامت پوسته، ارتفاع دیوار، سختی ژئوگرید، فاصله ژئوگریدها از یکدیگر و ضخامت ماسه به ترتیب از سه ضخامت 5، 8 و 10 سانتی متر، از سه ارتفاع 8، 10 و 12 متر، از سه سختی 1000 ، 2000 و 3000 kn/m، از سه فاصله 30، 40 و 50 سانتی متر و از هفت ضخامت 1، 2، 3.5، 5، 6.5، 8، 10 سانتی متر استفاده گردید. این شاخص ها به ازای دو حالت مختلف سربارگذاری بررسی شده است. حالت اول با سربار صفر و حالت دوم سربار معادل یک ساختمان چهار طبقه متعارف به مقدار 40kn/m2 و بطول m10 میباشد. همچنین به دلیل بررسی عملکرد سیستم ساندویچی، در کلیه حالات مدل ها در دو حالت بدون و با استفاده از سیستم ساندویچی ساخته شدند. نتایج حاکی از آن بود که در کلیه حالات با استفاده از سیستم ساندویچی میزان جابه جایی های قائم و افقی کاهش می یابد به طوریکه در برخی حالات میزان کاهش جابه جایی ها به بیش از 60% می رسد. همچنین افزایش ضخامت پوسته، سختی ژئوگرید و ضخامت لایه های ماسه و کاهش فواصل ژئوگریدها از یکدیگر منجر به کاهش جابه جایی ها می شود. در انتها نیز به منظور بررسی کارایی سیستم ساندویچی در یک مدل واقعی، از لایه های نازک ماسه ای با ضخامت 5 سانتی متر در یک دیوار حائل 10متری با خاکریز رسی استفاده گردید و فاصله ژئوگریدها از یکدیگر به میزان 30 سانتی متر در نظر گرفته شد. دیده شد که با استفاده از ژئوگریدهایی به سختی 5000 kn/m و طول 1.2h و 1.4h مقادیر جابه جایی های افقی و قائم به محدوده مجاز(3 اینچ) می رسد

چکیده مسلح سازی خاک با هدف بهبود رفتار و عملکرد مورد انتظار از خاک فرآیندی توجیه پذیر و موفق آمیز بوده و همواره در ابعاد گوناگون مهندسی ژئوتکنیک مطرح بوده و هست. در این میان ژئوسینتتیک‏ها به‏طور فزاینده‏ای در تسلیح سازه‏های خاکی استفاده می‏شود. امروزه استفاده از ژئوسینتتیک‏ها برای بهبود ویژگی‏های مهندسی انواع مختلف خاک‏ها رواج یافته است. از طرفی بکارگیری این مصالح مستلزم شناخت مناسب از مکانیسم عملکرد و پارامترهای مؤثر در آن می‏باشد. از جمله مباحث پر اهمیت در این مقوله اندرکنش میان خاک و ژئوسینتتیک ها است که بیشترین اهمیت را در کاربرد این مواد به عنوان مسلح کننده دارد. بسته به نوع و خصوصیات خاک و ژئوسینتتیک مکانیزم اندرکنش می‏تواند بسیار پیچیده باشد. یکی از انواع ژئوسینتتیک ها که در تسلیح خاک کاربرد دارد ژئوگرید است که بصورت شبکه تور مانند خود ایجاد قفل و بست در خاک، مقاومت و انسجام خاک را بهبود می بخشد. از جمله عوامل تأثیرگذار بر اندرکنش خاک - ژئوگرید تنش قائم، سرعت بارگذاری، وضعیت اشباع و تحکیم خاک است. از آنجا که اکثر مطالعات پیشین مربوط به خاک‏های درشت دانه بوده و مطالعات اندکی در خصوص امکان ‏پذیری و مزایای استفاده ژئوگرید در خاک‏های ریزدانه انجام گرفته است، لذا در این پژوهش با انجام آزمایش های بیرون کشش ژئوگرید از نمونه‏های رسی در شرایط مختلفی از تنش قائم، نرخ بارگذاری، رطوبت و تحکیم به مطالعه اثر این عوامل پرداخته شده است. نتایج نشان می‎دهند که بسیج شدن مقاومت ژئوگرید در سطح تماس به مقدار تنش قائم وابسته است به‏طوریکه با افزایش تنش قائم، مقاومت برشی در سطح تماس خاک و ژئوگرید افزایش می یابد. از طرفی با افزایش نرخ بارگذاری، مقاومت برشی کاهش می‎یابد. جهت بررسی تأثیر وضعیت اشباع و تحکیم خاک بر مقاومت برشی، نمونه با گذشت یک ساعت از حالت اشباع تحت آزمایش بیرون کشش قرار گرفت و نتیجه حاکی از کاهش مقاومت برشی در سطح تماس خاک و ژئوگرید بود. در حالت دیگر نمونه با گذشت 24 ساعت از حالت اشباع و در شرایط تحکیم تحت آزمایش قرار گرفت و در این حالت افزایش مقاومت برشی سطح تماس خاک و ژئوگرید نسبت به دو وضعیت قبل مشهود بود. واژگان کلیدی: خاک مسلح، ژئوسینتتیک، ژئوگرید، نرخ بارگذاری، آزمایش بیرون کشش، تحکیم

در اغلب پروژه ها، ریز شمع ها تنها جهت بهسازی بستر خاک و پیش از اجرای پی اجرا می گردند. ریز شمع علاوه بر آنکه به عنوان یک المان باربر و مقاوم در کاهش نشست عمل می کند، بدلیل تزریق دوغاب سیمان، سبب بهبود مشخصات مکانیکی خاک اطراف نیز می گردد.در اغلب پروژه ها، ریز شمع ها تنها جهت بهسازی بستر خاک و پیش از اجرای پی اجرا می گردند. در مباحث و تحقیقات علمی صورت گرفته کمتر به استفاده از این روش برای اصلاح پی هایی که معیار های مهندسی لازم در طراحی و اجرای آنها لحاظ نشده و یا در اثر عوامل مختلف آسیب دیده اند، پرداخته شده است .

در اغلب پروژه ها، ریز شمع ها تنها جهت بهسازی بستر خاک و پیش از اجرای پی اجرا می گردند. رریز شمع علاوه بر آنکه به عنوان یک المان باربر و مقاوم در کاهش نشست عمل می کند، بدلیل تزریق دوغاب سیمان، سبب بهبود مشخصات مکانیکی خاک اطراف نیز می گردد. در مباحث و تحقیقات علمی صورت گرفته کمتر به استفاده از این روش برای اصلاح پی هایی که معیار های مهندسی لازم در طراحی و اجرای آنها لحاظ نشده و یا در اثر عوامل مختلف آسیب دیده اند، پرداخته شده است .

ستون های سنگی از روش های موثر بهبود خواص مقاومتی بهبود خواص مقاومتی خاک های سست هستند .در این تحقیق با نرم افزار پلکسیس سه بعدی به مدلسازی و بررسی تاثیر ستون های سنگی در افزایش ظرفیت باربری شالوده های سطحی در ساختمان هایی با ارتفاع متوسط پرداخته شده است. برای نسبت مساحت اصلاح شده 20 در صد بهبود ظرفیت باربری تا حدود 60 در صد ممکن است وبا افزایش نسبت ارتفاع به قطر به دلیل تقویت خاک ضعیف ظرفیت باربری افزایش می یابد. ستون های سنگی با نفوذ ناقص (5 l/d< ) در مقیاس واقعی عملکرد زیادی در بهبود ظرفیت باربری ندارند. همچنین با افزایش نسبت فاصله مرکز به مرکز ستون ها ظرفیت باربری به طور چشمگیری کاهش می یابد