مطالعه عددی اندرکنش خاک و شمع در خاک های روانگرا شونده

خاک های سطحی در مناطق ساحلی و فراساحلی معمولاً از نوع ماسه و رس رسوبی و بسیار سست بوده و با توجه به اشباع بودن، تحت بارگذاری دینامیکی مستعد روانگرایی هستند. رفتار خاک ها در روانگرایی بسیار پیچیده بوده و تابع عوامل مختلفی است. در نتیجه شمع های قرار گرفته در این نوع خاک ها نیز عملکرد بسیار پیچیده ای داشته و با وجود تحقیقات گسترده ای که در این خصوص انجام شده، می توان گفت کماکان مکانیزم اندرکنش شمع و خاک در شرایط وقوع روانگرایی به صورت کامل و دقیق مشخص نشده است. در این تحقیق برای بررسی پدیده روانگرایی، مدل سازی به صورت سه بعدی انجام شده و از تحلیل کاملاً همبسته (u-p) و روش اجزای محدود برای حل مسئله استفاده شده است. مدل رفتاری استفاده شده توانایی پیش بینی رفتار ماسه در حالت زهکشی نشده را داشته و با دقت نسبتاً خوبی پدیده روانگرایی را شبیه سازی می کند. لایه بندی خاک مورد استفاده در تحقیق حاضر شامل یک لایه خاک ماسه ای با تراکم کم است که بر روی یک لایه از خاک ماسه ای با تراکم بیشتر قرار گرفته و برای بررسی اثر حضور خاک رس، بار دیگر لایه بالایی به صورت دو لایه شامل لایه ای از خاک رس بر روی لایه ماسه ای در نظر گرفته شده است. بارگذاری دینامیکی شامل یک موج هارمونیک سینوسی از نوع تاریخچه زمانی شتاب با شدت و فرکانس های مختلف بوده و مدت کل زمان بارگذاری نیز 10 ثانیه انتخاب شده است. با توجه به موارد ذکر شده و با انجام صحت سنجی مدل، تغییرات فشار آب حفره ای، تغییرمکان های شمع و لنگرهای خمشی آن با دقت نسبتاً خوبی بدست آمد که نشان دهنده توانایی مدل در پیش بینی مکانیزم روانگرایی و اثرات آن بر شمع است. مشاهده گردید که پاسخ های شمع و به خصوص لنگرهای خمشی و شتاب، با افزایش فرکانس بارگذاری دچار کاهش قابل ملاحظه ای می شوند. با افزایش قطر شمع، سطح جانبی شمع که در تماس با خاک است، افزایش می یابد و با وجود این که افزایش قطر سبب کاهش تغییرمکان می گردد، از طرف دیگر می تواند به علت افزایش سطح جانبی شمع در برابر خاک و در نتیجه افزایش نیروهای حرکتی وارده از خاک، سبب افزایش تغییرمکان ها نیز گردد. همچنین می توان نتیجه گرفت که در صورت حضور لایه رسی، لنگرهای خمشی حداکثر شمع پس از روانگرایی می تواند تا حدود 45 درصد افزایش یابد که میزان این افزایش به ضخامت لایه رسی بستگی دارد.