بررسی اثر حضور آب در تحلیل پایداری دیوارهای حائل دیافراگمی

از مهمترین مشکلات در ساخت و سازهای شهری حفاظت از گود ها و ساختمان های مجاور آن می باشد که در صورت عدم رعایت روش های مناسب حفاظت از گودها، منجر به خسارات جبران ناپذیری می گردد. یکی از سیستم های حفاظت جانبی برای گودبرداری ها استفاده از دیوارهای حائل دیافراگمی است. دیوارهای دیافراگمی دسته ای از دیوارهای حائل از جنس بتن مسلح می باشند که با حفر ترانشه های عمیق ساخته می شوند و به دلیل سرعت اجرا و ایمنی کافی از سازه های نگهبان مناسب و قابل اطمینان محسوب می شوند. این دیوارها برای اولین بار در اوایل دهه 1950 در کشور ایتالیا به کار برده شد، سپس استفاده از آن در آمریکا رواج یافت. امروزه به دلیل افزایش ساخت و ساز شهری در مناطق با تراکم بالا علی الخصوص در مناطقی که سطح آب زیرزمینی در لایه های بالاتری قرار دارد، از دیوارهای دیافراگمی برای ایستگاه های زیرزمینی و گودبرداری عمیق، بهره می گیرند. به خاطر نفوذناپذیر بودن دیوار در برابر جریان آب، پشت دیوار دیافراگمی گرادیان هیدرولیکی به وجود می آید که باعث برقراری جریان آب می گردد. جریان آب در خاک باعث تغییر در تنش موثر و تغییر تنش موثر باعث تغییر در جابجایی ها و نیروهای داخلی دیوار و مهارها (struts) می شود و به همین علت بررسی جابجایی و رفتار دیوار در حضور آب لازم به نظر می رسد. در این پژوهش مدل سازی ها با استفاده از روش عددی (المان محدود) و بوسیله نرم افزار plaxis در حالت دو بعدی روی دیوارهای دیافراگمی مهارشده با بررسی اثر حضور آب، صورت گرفته است. در ابتدا با بررسی سوابق پژوهشی و تجربیات گذشته اهمیت موضوع نشان داده شده، سپس تاثیر فازهای حفاری و تراز آب در جابجایی و نیروهای داخلی دیوار بررسی شده است. همچنین اثر تراز آب در نیروی محوری قید های فشاری مطالعه گردیده است. در تمام بررسی ها حالت بدون آب نیز در نظر گرفته شده و نتایج روی دو نوع خاک ماسه ای و رس با سختی های کم، متوسط و زیادارائه شده است. در بخش پایانی تاثیر مدلهای رفتاری خاک در جابجایی ها و نیروهای داخلی دیوار بررسی شده است. نتایج حاصل از این تحقیق روی مدل های تحلیل شده، نشان داد که با کاهش تراز آب از سطح زمین، مقادیر جابجایی افقی دیوار، لنگر خمشی و نیروی برشی دیوار کاهش می یابد ولی تغییر سطح آب در زیر سطح نهایی خاکبرداری (فاز آخر حفاری) تاثیر چندانی روی جابجایی و نیروهای دیوار ندارد و تقریبا با حالت بدون آب برابر می باشد. همچنین مشخص گردید با کاهش تراز آب نیروی محوری قیدهای فشاری ردیف اول همواره کاهش می یابد ولی قیدهای ردیف دوم و سوم در برخی ترازها افزایش نیرو داشته و بعد از آن نیروی آنها کاهش می یابد. در پایان این تحقیق ملاحظه شد که در خاک های ماسه ای (برخلاف رس)، با افزایش سختی خاک، جابجایی افقی دیوار کاهش می یابد و در حالتی که در طرف حفاری شده دیوار، پمپاژ آب صورت گیرد، تغییر مقدار ضریب نفوذپذیری تاثیری بر نتایج ارائه شده ندارد