اثر زاویه ی اتساع بر روی تحلیل های مربوط به سازههای نگهبان گودبرداری

گودبرداری یکی از اساسی ترین مراحل شروع به ساخت پروژههای عمرانی می باشد. یک گودبرداری موفق، نیازمند پایداری گود، حفظ جان انسان های خارج و داخل گود، شرایط ایمن و مطمئن برای اجرای کار و همچنین نگهداری و سلامت سازه های مجاور می باشد.گودبرداری می تواند باعث ایجاد جابجایی در دیواره ی گود و سطح زمین های مجاور گود شود که ممکن است باعث آسیب رساندن به انسان ها، ساختمان ها و تجهیزات مجاور شود. به منظور جلوگیری از این آسیب ها و همچنین ممانعت از ریزش ترانشه و تبعات منفی احتمالی ناشی از خاکبرداری، سازه های موقت یا دائمی به عنوان سازه های نگهبان برای مهار ترانشه اجرا می شوند. یک توده خاک در طی تغییر شکل برشی افزایش یا کاهش حجم می یابد که بوسیله ی زاویه ی اتساع نشان داده می شود. زاویه ی اتساع از جمله عواملی است که می تواند در پایداری گودها و تحلیل های مربوط به گودبرداری تأثیرگذار باشد. برای یک نمونه خاک زاویه ی اتساع در طی تغییر شکل برشی متغیر بوده و همچنین به سطح تنش وارده نیز وابسته می باشد. در هرحال زاویه ی اتساع خاک از زاویه اصطکاک خاک کوچکتر می باشد. در تحلیل های معمول و متداول زاویه ی اتساع و زاویه ی اصطکاک خاک برابر درنظر گرفته می شوند. بنابراین برای بالا بردن دقت تحلیل ها و طراحی ها و اعمال ضریب اطمینان های پایین تر در طراحی ها و همچنین مدل سازی دقیق تر رفتار خاک تا حد ممکن، باید زاویه ی اتساع در تحلیل ها کوچکتر از زاویه ی اصطکاک خاک درنظر گرفته شود. در این پایان نامه اثر زاویه ی اتساع بر روی تحلیل های مربوط به گودبرداری به کمک نرم افزارهای plaxis و zsoil مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی ها بر روی تحلیل های مربوط به سیستم های سازه نگهبان دوخت به پشت، میخ کوبی و خرپای فلزی انجام شده است. ابتدا هرکدام از سیستم های سازه نگهبان دوخت به پشت، میخ کوبی و خرپای فلزی معرفی شدهاند و روش های اجرای آنها تشریح شده اند، سپس برای هرکدام از آنها یک مدل عددی مورد صحت سنجی، تحلیل و بررسی قرار گرفته است. برای مدل سازی رفتار خاک از دو مدل مور- کولمب و خاک سخت شونده استفاده شده است و برای هر مدل در حالت حضور و عدم حضور آب، تحلیل و بررسی ها انجام شده است. بررسی اثر زاویه ی اتساع بر روی نتایج تحلیل ها از قبیل پارامترهای جابجایی قائم سطح زمین مجاور گودبرداری، جابجایی افقی دیوار، لنگر خمشی در دیوار، نیروی محوری در مهارها در روش دوخت به پشت، نیروی محوری در میخ در روش میخ کوبی، نیروی محوری در اعضای قائم و مایل خرپا، برآمدگی کف گودبرداری و ضریب اطمینان گودبرداری پس از مرحله ی آخر گودبرداری انجام شده است. به منظور صحت سنجی بررسی های صورت گرفته، ضمن مقایسه ی نتایج بدست آمده با نتایج محققین دیگر، هم زمان نتایج حاصل از نرم افزارهای plaxis و zsoil نیز آورده شده است. همانطور که انتظار می رفت، برای پارامتر ضریب اطمینان، قانون جریان همبسته در قیاس با جریان غیرهمبسته نتایج غیرمحافظه کارانه ای ارائه می دهد. یکی از راه های اعمال زاویه ی اتساع در محاسبات استفاده از قانون جریان همبسته ی معادل است. همچنین نتایج بدست آمده از قانون جریان غیرهمبسته با قانون جریان همبسته ی معادل مقایسه شده اند. برای هر سه سیستم سازه نگهبان دوخت به پشت، میخ کوبی و خرپای فلزی، نتایج نظریه ی جریان همبسته ی معادل برای پارامترهای ضریب اطمینان در برابر لغزش در قیاس با نتایج قانون جریان غیر همبسته محافظه کارانه می باشد. براساس نتایج حاصله، اختلاف نتایج قانون جریان همبسته ی معادل با قانون جریان غیر همبسته به ویژه در زوایای اتساع کوچک بیشتر مشهود می باشد، که علت آن کاهش بیش از اندازه ی پارامترهای مقاومتی چسبندگی و زاویه ی اصطکاک خاک براساس قانون جریان همبسته ی معادل در زوایای اتساع کوچک تر می باشد.