بررسی عددی و آزمایشگاهی طول بهینه ستون سنگی در پایدارسازی شیروانی های خاکی

پایدارسازی شیب های خاکی و پیشنهاد راهکارهای گوناگون، یکی از مسائل مطرح و مهم در مهندسی ژئوتکنیک است. استفاده از روش های عددی و تحلیلی در پایدارسازی شیب های خاکی به کمک شمع و یا ستون سنگی، از روش های متداولی است که توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. لکن درزمینه بهینه یابی طول شمع و یا ستون سنگی به منظور پایدارسازی شیب های خاکی کار زیادی صورت نگرفته است. به طوریکه جای مطالعات عددی و آزمایشگاهی در این زمینه خالی است که در این تحقیق بررسی می شود. از مطالعاتی که در گذشته در زمینه جایگاه قرارگیری شمع صورت گرفته نتایج متفاوتی به دست آمده است که بسته به روش مورد استفاده در تحلیل ها نتایج تغییر کرده است. اما در مورد طول گیرداری شمع ها غالباً یا طول شمع را نامحدود فرض کرده اند یا طول آن را بر اساس نسبت طول شمع بعد از سطح گسیختگی به فاصله بین سطح گسیختگی بحرانی تا سطح زمین مطرح کرده اند. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از برنامه های اجزاء محدودی پلکسیس و ژئواسلوپ اثر برخی از پارامترهای تأثیرگذار در تثبیت خاکریزها با ستون سنگی بررسی گردد. با استفاده از این برنامه ها خاکریز مورد نظر در دو حالت تثبیت شده با ستون سنگی و بدون ستون سنگی با استفاده از المان های مثلثی 15 گره ای در حالت کرنش مسطح مدلسازی شده است. متغیرهای مورد مطالعه در این پژوهش شامل طول، قطر و وزن مخصوص مصالح ستون سنگی است و اثر هر یک بر ضریب اطمینان خاکریز ماسه ای همگن و دولایه که با ستون سنگی تثبیت شده مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر محل بهینه قرارگیری شمع و طول فرورفتگی آن در لایه زیرین بر ضریب اطمینان و سطح گسیختگی بحرانی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این بررسی ها برای حالت های مختلف با یکدیگر مقایسه شده است. سپس تعدادی از مدل ها به صورت آزمایشگاهی نیز آزمون شده اند تا بدین گونه نتایج تحلیل های عددی صحت سنجی شوند. بررسی ها نشان می دهد بین ضریب اطمینان، طول شمع و قطر آن ارتباط منطقی برقرار است که طی فرمولی ارائه گردیده است. با استفاده از نتایج به دست آمده از تحقیق بهترین محل قرارگیری شمع در شیب و همچنین بهترین طول گیرداری ستون سنگی برای شیروانی همگن و شیروانی دولایه ارائه شده است. همچنین پارامتر وزن مخصوص مصالح ستون سنگی با ضریب اطمینان شیب نسبت مستقیم دارد این مسأله در قطرهای بیشتر ستون سنگی بارزتر است.