مطالعه عددی تاثیر اندرکنش گروه ریزشمع و خاک بر پتانسیل روانگرایی خاک ها

در سال های اخیر استفاده از گروه شمع ها به صورت ترکیب با پی های رادیه به دلیل عملکرد مناسب در کنترل و کاهش نشست ها و افزایش ظرفیت باربری پی، گسترش یافته و صرفه جویی اقتصادی نیز داشته اند. یکی از مباحث مهمی که در طراحی شمع های این سیستم ترکیبی مطرح است اجرای آن در خاک های مسئله دار ازجمله خاک های ماسه ای اشباع و در نتیجه، بحث احتمال وقوع روانگرایی خاک تحت بار های لرزه ای می باشد. در این نوع خاک ها تحت بار های لرزه ای مقاومت برشی خاک کاهش ناگهانی یافته، خاک روانگرا شده و تغییر شکل¬های قابل توجهی می یابد و در نتیجه نیروهای مخربی به شمع¬های مورد استفاده در سیستم پی شمع وارد می آید. استفاده از این سیستم بخصوص در نواحی که لایه های سطحی مقاومت کافی نداشته یا سطح آب بالا بوده یکی از انتخاب های اول مهندسین ژئوتکنیک است علاوه بر این، برای سازه های دریایی نظیر سکوها یا اسکله ها معمولاً چاره ای جز استفاده از این نوع پی ها وجود ندارد. ازاین رو باید شناخت کافی از اندرکش های این سیستم داشته و رفتار آن ها در این خاک ها به خوبی شناخته شود. در طی چند دهه اخیر، مطالعات فراوانی بر روی این نوع سیستم توسط محققین انجام شده است که در اکثر مطالعات عددی و غیرعددی انجام شده روی عملکرد شمع- خاک در خاک های روانگرا، بیشتر به تحقیق در مورد اندرکنش شمع های تکی و گروهی پرداخته شده و اثر پدیده روانگرایی را روی شمع ( مانند: خرابی، بار، جابجایی، نشست ...) بررسی نموده اند و کمتر از این دیدگاه که یک گروه شمع، بخصوص گروه ریزشمع در کاهش پتانسیل روانگرایی موثر بوده پرداخته شده است. کاهش یا افزایش پتانسیل روانگرایی خاک ها به هنگام استفاده از سیستم پی شمعی با توجه به اندرکنش های پیچیده آن در سالیان اخیر مورد سوال محققین بوده و تحقیقات کمی در رابطه آن انجام شده که نتایج متناقضی نیز با یکدیگر داشته اند، زیرا در پروفیل های خاک و یا برای موج های زلزله خاصی بررسی شده اند، علاوه بر آن در هیچ یک از این تحقیقات از ریزشمع استفاده نشده و به فواید ریزشمع در کاهش پتانسیل روانگرایی خاک ها اشاره ای نداشته اند. باتوجه به استقبال فراوان به استفاده از ریزشمع به جای شمع طی ده های اخیر به دلیل اثرات مفیدی که ریزشمع هم در از نظر فنی هم از نظر اقتصادی نسبت به سازه های نگه دارنده مشابه دارد، لزوم انجام تحقیقاتی در این زمینه محسوس است، لذا این امر به عنوان یکی از اهداف اصلی انجام این پایان نامه در نظر گرفته شده است. بدین منظور در ابتدای این پایان نامه با نگاهی بر سیستم پی شمعی و ریزشمع ها، اندرکنش های این سیستم به همراه مزایای آن ها در حالت کلی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه توضیحی پیرامون روانگرایی و اثرات نامطلوب آن بر عملکرد سیستم پی شمعی خواهد شد و در پایان نیز با استفاده از نرم افزار flac 2d که مبتنی بر روش عددی تفاضل محدود است ابتدا صحت سنجی با مدل سازی چند نمونه پروژه واقعی انجام شده است، سپس به بررسی عملکرد سیستم پیشمعی در خاک های مستعد روانگرایی تحت بار های لرزه ای مختلف پرداخته و تأثیر آرایش شمع ها و ریزشمع ها در کاهش تغییر شکل های حجمی خاک و در نتیجه کاهش پتانسیل روانگرایی آن بررسی می شود. نتایج حاصل شده نشان می دهد با یک چیدمان مناسب از گروه شمع و ریزشمع می توان پتانسیل روانگرایی خاک های مسئله دار را کاهش داد.