بررسی پایداری لرزه ای شیب های ماسه اشباع

ماسه اشباع شل یا با تراکم میانه هنگامی که تحت اثر ارتعاش قرار می گیرد تمایل به تراکم و کاهش حجم دارد. اگر زهکشی انجام نشود، فشار آب منفذی به گونه ای فزاینده زیاد می گردد. با تداوم ارتعاش، زمانی خواهد رسید که تنش همه جانبه کل، معادل فشار آب منفذی می شود. در این شرایط تنش موثر صفر شده و رفتار مکانیکی ماسه بسیار شبیه یک سیال خواهد بود. این پدیده روانگرایی نامیده می شود. تغییرات ناگهانی در مقاومت و به دنبال آن تغییر شکل های بسیار بزرگ می توانند باعث آسیب های جبران ناپذیر به سازه های خاکی و روسازه ها گردند. با توجه به آنکه زلزله در مدت زمان به نسبت کوتاهی رخ می دهد و در عمل، امکان از بین رفتن فشار آب حفره ای تولید شده وجود ندارد، لذا بروز پدیده روانگرایی به دنبال زمین لرزه محتمل است. بنابراین ضروری است تحلیل هایی جهت پیش بینی جابجایی های تحمیل شده بر توده خاک و نیز میزان فشار آب حفره ای تولید شده در عمق خاک در زمان بروز زلزله و همچنین چگونگی زوال اضافه فشار آب حفره ای پس از پایان زلزله انجام پذیرد. در این پایان نامه تلاش شده است با استفاده از یک مدل رفتاری پیشرفته جهت پیش بینی رفتار ماسه ها در قالب یک نرم افزار اجزای محدود، رفتار شیروانی های ماسه ای در شرایط مختلف عمق، شیب، تراکم و شتاب بیشینه و طول مدت زمین لرزه شبیه سازی و بررسی می گردد. با شبیه سازی یک ستون افقی با نسبت تخلخل های مختلف مشاهده گردید که در شرایط بارگذاری یکسان، در نمونه متراکم تر شتاب ثبت شده در سطح زمین بیشتر اما پتانسیل روانگرایی نمونه سست تر بیشتر است. سپس اثر وجود یک لایه شل به ضخامت 1 متر در اعماق مختلف لایه افقی متراکم تر بررسی گردید. مشاهده شد وجود یک لایه شل تر کاهش شتاب ثبت شده در تراز سطح زمین را به همراه خواهد داشت. و هرچه این لایه در عمق بیشتری اجرا شود میزان کاهش شتاب بیشتر است. با استفاده از دو روش u-p و u-p-u به بررسی اثر استفاده از این دو روش بر نتایج حاصل از تحلیل پرداخته شد. هر دو روش فشار آب حفره ای نسبتاً یکسانی را پیش بینی کردند اما علی رغم بزرگی جابجایی های پیش بینی شده تقریباً یکسان، الگوی کلی جابجایی ها متفاوت است. با شبیه سازی لایه شیب دار مشاهده شد با افزایش نسبت تخلخل، بیشینه شتاب زمین لرزه، طول مدت زمین لرزه و شیب جابجایی های ماندگار به وجود آمده در شیب افزایش می یابد. وجود یک لایه سست تر در سطوح مختلف یک لایه شیب دار سبب افزایش جابجایی های ماندگار در عمق های کمتر از عمق لایه سست تر گردید.