در این پایان نامه مدل تحکیم همبسته جریان - تحکیم به شکل سه بعدی تقارن محوری و به روش عددی اجزا محدود برای محاسبه فرونشست زمین ارائه شد تا رفتار این پدیده را به کمک تئوری توده متخلخل الاستیک بررسی نماید. در دشت مشهد در فاصله سال های 1374 تا 1384 فرونشستی به بزرگی 90 سانتیمتر گزارش شده است. فرونشست زمین عموما بر اثر پدیده های مرتبط با آب های زیرزمینی ایجاد می شود. آنالیز داده های پیزومتریک علت فرونشست را در دشت مشهد افت بسیار زیاد سطح آب زیرزمینی در سیستم آبخوان بیان می دارد. سطح آب زیرزمینی از دهه 1340 تا کنون بیش از 65 متر پایین رفته است. اطلاعات حاصل از insar نشان داد که تقریبا 70 کیلومتر مربع از دشت مشهد شامل بخشی از شمال غرب شهر مشهد، بین سالهای 1383 تا 1385 با سرعتی بیش از 15 سانتیمتر بر سال نشست می کند. برداشت های میدانی نشان می دهد که افت تراز آب زیرزمینی به میزان 1 متر در آبخوان سبب ایجاد 12 سانتی متر فرونشست در سطح می گردد. با توجه به نتایج مدل می توان بیان کرد که مقدار کل فرونشست در طی 25 سال گذشته از 1362 تا 1387 برابر با 46/4 متر محاسبه گردید و با فرض ثابت بودن افت سالانه تراز آب زیرزمینی به مقدار 5/1 متر در سال در پیزومترهای نزدیک به ایستگاه gps توس در 10 سال آینده (1387 تا 1397) فرونشستی به بزرگی 28/1 متر تخمین زده شد و مقدار فرونشست کل از سال 1362 تا 1397 به میزان 74/5 متر پیش بینی می گردد. همچنین محاسبات نشان داد با فرض ثابت ماندن تراز آب زیرزمینی در تراز کنونی و جلوگیری از افت آن در 10 سال آینده، فرونشست به مقدار 18 سانتی متر ادامه پیدا خواهد کرد.

برای شناسایی خصوصیات تحکیمی خاکهای ریزدانه در آزمایشگاه، اغلب از دستگاه ادئومتر استفاده می شود اما محدودیت های ناشی از آن باعث می گردد که در بسیاری از موارد تعیین پارامترهای تحکیمی خاک ریزدانه ممکن نباشد. همچنین امکان انجام آزمایش تحکیم با استفاده از دستگاه ادئومتر برای خاک های درشت دانه و یا خاک های غیر یکنواخت فراهم نمی باشد. دستگاه تحکیم هیدرولیکی (سلول تحکیم رو) با رفع این محدودیت ها، امکان کنترل مسیر های زهکشی و ثبت فشار منفذی نمونه خاک را در حین عمل تحکیم، فراهم می کند. همچنین، علاوه بر تحکیم در جهت عمودی می توان تحکیم افقی (شعاعی) نمونه خاک را نیز مدلسازی کرد. ضریب تحکیم در جهت افقی پارامتر غالب در نشست لایه های خاک های ریزدانه ای که در آنها زهکش های عمودی نصب شده است، می باشد. در تحقیق حاضر با انجام آزمایش های متعدد تحکیم بر روی نمونه ای از خاک ریزدانه، شناسایی معایب و مزایای این دو دستگاه در مقایسه با یکدیگر انجام گرفت. همچنین سعی شد تاثیر اندازه قالب و درصد تراکم نمونه خاک بر پارامترهای تحکیمی خاک مورد نظر تعیین گردد. نتایج آزمایش ها نشان داد که ضریب تحکیم نمونه خاک وابسته به ابعاد قالب تحکیم می باشد در حالی که ضریب فشردگی حجمی مستقل از آن می باشد. در آزمایش های با زهکشی شعاعی ضریب تحکیم به دست آمده بیشتر از ضریب تحکیم عمودی به دست آمده است و دیده شده است که این اختلاف با افزایش سربار نیز بیشتر می گردد. همچنین مشاهده شده که با افزایش درصد تراکم نمونه، افزایش زمان تحکیم و نسبت ضریب تحکیم افقی به قائم اتفاق می افتد.

نشست تحکیمی یکی از ملاحظات مهم در پروژه های عمرانی است که به وسیله آزمایش تحکیم تعیین می شود. آزمایش تحکیم یک آزمایش وقت گیر و پرهزینه است که باید با دقت کافی انجام شود. تخمین نشست تحکیمی بر مبنای پارامترهای موثری که با انجام آزمایش های ساده و کم هزینه و با دقت کافی قابل تعیین باشند، همواره مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. با توجه به این موارد، محققین مختلفی سعی کرده اند تا با استفاده از داده های آزمایشگاهی، فرمول های تجربی جهت تعیین پارامترهای تحکیم خاک ارائه دهند. ولی در تمامی این روابط، اثر پارامترها به طور مجزا دیده شده و ترکیب آنها در یک رابطه برای تعیین شاخص تراکم منظور نشده است و نتیجه از دقت و خطای قابل قبولی برخوردار نمی باشد. شبکه های عصبی مصنوعی و منطق فازی، روش های جدیدی است که در دهه اخیرعلاوه بر به کارگیری درعلوم مختلف، در حل بسیاری از مسائل ژئوتکنیک گسترش یافته و از آن، در تخمین پارامترهای ژئوتکنیکی استفاده گردیده است. در این پژوهش به کمک یکی از انواع شبکه های عصبی وسیستم نوروفازی خطی- محلی و با استفاده از داده های آزمایشگاهی درشهر مشهد، شامل حدروانی، حدخمیری ونسبت تخلخل، میزان شاخص تراکم خاک های رسی برآورد گردیده است. نتایج حاصله نشان می دهد که مدل های ارائه شده از دقت و کارایی قابل قبولی برخوردار می باشد.

ضریب تغییر شکل خاک یکی از مهمترین پارامترهای خاک است که بیانگر رابطه تنش و نشست پذیری خاک می باشد. برای مواد الاستیک خطی، ضریب تغییر شکل به عنوان ضریب ارتجاعی که نسبت ثابت تنش به کرنش است نامیده می شود. ضریب تغییر شکل خاک توسط آزمایش های مختلف آزمایشگاهی و برجا از جمله آزمایش تحکیم، آزمایش سه محوری، آزمایش نفوذ استاندارد، آزمایش مقاومت مخروط، آزمایش بارگذاری صفحه و آزمایش پرسیومتری تعیین می گردد. یکی از بهترین روش های تعیین ضریب تغییر شکل خاک در محل، آزمایش پرسیومتری می باشد. انجام این آزمایش بسیار هزینه بر و وقت گیر می باشد. از طرفی با وجود قابل اعتماد بودن این روش توجه اندکی به توسعه روابط تجربی جهت ارتباط ضریب تغییر شکل حاصل از نتایج آزمایش پرسیومتری به خصوصیات فیزیکی خاک شده است. در این تحقیق دو شاخه از تکنیک های هوش محاسباتی با نام های برنامه ریزی ژنتیک خطی (lgp) و پرسپترون های چند لایه (mlp) از شبکه های عصبی مصنوعی برای توسعه مدل های تجربی جدید جهت پیش بینی ضریب تغییر شکل خاک بکار گرفته شده است. بهترین مدل ها بعد از توسعه تعداد زیادی مدل مختلف با ترکیب های متفاوتی از پارامتر های ورودی انتخاب شده اند و نهایتا به صورت فرمول های ساده ای ارائه شده اند. داده های قابل اعتمادی از نتایج آزمایشات پرسیومتری موجود در خط دو قطار شهری مشهد برای توسعه مدل ها به کار رفته است. متعاقباٌ، تحلیل حساسیت برای مدل ها جهت تعیین اثر پارامتر های ورودی بر ضریب تغییر شکل خاک انجام شده است. حساسیت مدل ها به تغییرات پارامتر های ورودی نیز با استفاده از تحلیل پارامتریک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحلیل ها کاملا در تطابق با رفتار فیزیکی خاک می باشد. نتایج بدست آمده نمایان گر دقت مدل های ارائه شده و قابل اعتماد بودن آن ها جهت استفاده برای مقاصد پیش طراحی می باشد.

ترکهای خستگی یکی از انواع اصلی خرابی های روسازی های انعطاف پذیر است. پیر شدگی قیر یکی از دلایل اصلی شکل گیری ترک های خستگی است. قیر مصرفی در مخلوط آسفالتی در حین ساخت مخلوط و نیز در روسازی ساخته شده تمایل به سخت و پیر شدن دارد. این پیر شدگی عمدتاً به علت اکسیداسیون قیر با اکسیژن موجود در هوا روی می دهد. این فرآیند در دمای بالا مثل دمای پخت آسفالت زمانی که قیر به صورت یک لعاب نازک سطح سنگدانه ها را پوشش می دهد، سریعتر رخ می دهد. به این علت اختلاط قیر با مصالح سنگی در دمای پخت آسفالت را می توان مرحله ای دانست که شدیدترین اکسیداسیون و سخت شدن قیر در طی تولید و ساخت آسفالت روی می دهد. لذا دمای اختلاط مصالح سنگی وقیر در کارخانه آسفالت یکی از عوامل مهم پیرشدگی و در نتیجه خستگی مخلوط آسفالتی است. لذا برای کاهش دمای تراکم و اختلاط، مخلوط های آسفالتی گرم مورد توجه قرار گرفت. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر کاستن از دمای پخت بر عمر خستگی مخلوط آسفالتی است. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر دمای اختلاط، مخلوطهای آسفالتی در 3 دمای اختلاط 120،100و c145ْ ساخته شدند. برای کاهش دمای پخت از افزودنی های ساسوبیت و آسفامین استفاده شده است. نتایج آزمایش نشان می دهد که عمر خستگی مخلوط های آسفالتی گرم بیشتر از مخلوط های آسفالتی داغ بوده و نمونه های ساخته شده در دمای c120ْ صرفنظر از نوع افزودنی دارای عمر خستگی بیشتری هستند و نمونه های حاوی ساسوبیت دارای عمر خستگی بیشتری از نمونه های حاوی آسفامین هستند.

تعیین ظرفیت باربری خاک در زیر پی ها از مباحثی است که از دیرباز مورد توجه پژوهشگران و طراحان مهندسین ژئوتکنیک قرار داشته و روابط متعددی برای تخمین ظرفیت باربری خاک زیر پی ها ارائه گردیده است. اما کاربرد فراوان برخی از انواع پی های جدید از جمله پی های پوسته ای که در سال های اخیر مورد توجه مهندسین قرار گرفته است، ضرورت شناخت رفتار ژئوتکنیکی و سازه ای اینگونه پی ها را ضروری می نماید. وجود انواع خاک ها و حالت های گوناکون بارگذاری، انجام مطالعات و بررسی های بیشتر را روی ظرفیت باربری خاک در زیر اینگونه پی ها را توجیه پذیر می نماید. تحقیق حاضر کوششی جهت بررسی و مطالعه هرچه دقیق تر رفتار این نوع پی ها است. در این تحقیق ابتدا مفاهیم اولیه و انواع روش های محاسبه ظرفیت باربری مطالعه شده است. سپس هندسه انواع پی های پوسته ای و شناخت طبقه بندی رایج در اینگونه پی ها بررسی شده است. مطالعات عددی و آزمایشگاهی انجام شده بر روی ظرفیت باربری پی های پوسته ای نیز در ادامه آورده شده است. به منظور بررسی بیشتر ظرفیت باربری پی های پوسته ای در حالت کرنش مسطح دستگاهی طراحی و ساخته شد که امکان بررسی رفتار خاک زیر اینگونه پی ها را فراهم نمود. آزمایشات متعددی بر روی پی های پوسته ای نواری انجام شده و نتایج مقایسه گردیدند. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد که ظرفیت باربری برخی از انواع پی های پوسته ای در مقایسه با پی های تخت بیشتر بوده و با افزایش عمق مدفون پی ظرفیت باربری افزایش خواهد یافت. از طرفی تراکم خاک زیر پی اثر مستقیم در افزایش ظرفیت باربری پی های پوسته ای را دارد.

به منظور نگهداری دیواره های گودبرداری شده انواع مختلف سازه های نگهبان مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از سیستمهایی که امروزه جزء پرکاربردترین روش ها در گودبرداری های عمیق می باشد، روش anchoring خاک به وسیله مهارهایی است که از جنس فولاد می باشند و استفاده ازتعدادی soldier pile که الوارهایی چوبی به منظور جلوگیری از ریزش خاک به گود در بین شمع ها نصب می گردد. این سیستم مهاری قدمت حدوداً 30 ساله در آمریکا و اروپا داشته ولی در ایران نوپا و تازه می باشد. طراحی این سیستم بر اساس تعدادی جدول و نقشه و آیین نامه که در fhwa موجود است، صورت می گیرد. با پیشرفت تکنولوژی, نرم افزارهایی به بازار آمده که قابلیت محاسبه نرم افزاری این سیستم ها را دارد مانند plaxis 2d. این تحقیق نیز با استفاده از این نرم افزار به منظور مدل کردن سیستم های نگهبان مهاری می باشد. در طراحی مهارها پارامترهایی چون 1-فاصله قائم و افقی بین مهارها 2-زاویه مهار با افق دخیل می باشند. در این تحقیق سعی شده است با در نظر گرفتن اعماق مشخص 10 متر،15متر و 20متر اثرات تغییر پارامترهای دخیل در طراحی مهار که در بالا اشاره شد بررسی شود و در نهایت با توجه به روش به کار رفته در این تحقیق واستفاده از نمودارهای به دست آمده در کوتاهترین زمان بهترین طراحی در زمینه این مهارها صورت گیرد.

امروزه توسعه روز افزون شهرها و کمبود فضای شهری در شهرهای بزرگ سبب گشته تا در بسیاری از پروژه ها گودبرداری زمین با جداره های قائم ضروری گردد. فشار جانبی وارده، ناشی از رانش خاک و نیز سربارهای احتمالی روی خاک مجاور گود می باشد. این سربارها می توانند شامل اثر وزن خاک بالاتر از تراز فوقانی گود، ساختمان های مجاور، بارهای ناشی از بهره برداری از معابر مجاور و نیز بارهای دینامیکی حاصل از زلزله باشند. به منظور پایدارسازی گود و جلوگیری از ریزش ترانشه و تبعات احتمالی ناشی از آن، سازه نگهبان مناسب با کاربری موقت یا دائم عموماً طراحی می گردد. یکی از روش های پایدارسازی جداره های گودبرداری روش مهاری است که به کمک آن می توان گودبرداری-های عمیق را انجام داد. در سال های اخیر مطالعات گسترده ای برای بررسی پایداری ترانشه ها تحت اثر بارهای ناشی از زلزله انجام گرفته است. در این میان روش تعادل حدی و اعمال نیروی زلزله بصورت شبه استاتیکی روشی متداول در مطالعه پایداری لرزه ای شیروانی های خاکی است. لیکن به دلیل ماهیت متناوب نیروی زلزله و تغییرات پیوسته شتاب و نیرو با زمان، تحلیل شبه استاتیکی نمی تواند به صورت مناسبی معرف رفتار مدل باشد. رفتار دیوار مهار شده در حین زلزله با اعمال شتاب نگاشت زلزله به پایه مدل، مدل سازی شده است. پیش از اعمال شتاب نگاشت به مدل، باید علاوه بر تصحیح خط مبنا، عملیات فیلتر کردن داده های زلزله را نیز بر روی شتاب نگاشت زلزله انجام دهند. هدف اصلی تعیین مقادیر جابجایی نقاط مختلف در دیوار مهار شده و نیز نیروی موجود در مهاری ها می باشد. تحلیل لرزه ای به روش تفاضلات محدود به حل معادلات حرکت و سازگاری در شرایط استاتیکی و یا دینامیکی با استفاده از مدل های رفتاری الاستو- پلاستیک برای محیط های پیوسته می پردازد. در این تحقیق سعی شده است تا عملکرد لرزه ای دیوار گود مسلح شده با مهاری در گودبرداری ها، تحت نیروی زلزله به کمک نرم افزار flac3d مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان می دهد که تحلیل سه بعدی در مقایسه با تحلیل دوبعدی به واقعیت نزدیک تر است. علی رغم افزایش در مقادیر جابجایی دیواره گود و نیرو ی مهاری ها، ریزش کامل در دیوار مهار شده رخ نمی دهد. نتایج تحلیل عددی به کمک نرم-افزار flac3d می تواند به طور مناسبی جهت تحلیل و پیش بینی مسائل مهندسی مورد استفاده قرار گیرد.

روشهای مختلف بهسازی برای خاک ها و پی ها سالهاست که مورد مطالعه مهندسین برای بهسازی خاک قبل از اجرای سازه ها می-باشد. میکروپایل نیز یکی از ساده ترین روشها برای افزایش باربری پی های ساخته شده می باشد. این عناصر همچنین برای مقاوم سازی پایه پل ها در مقابل نیروهای زلزله کاربرد فراوانی دارد، به گونه ای که کشور ژاپن یک آیین نامه برای آن تدوین کرده است. میکروپایل همچنین برای پی هایی که در کشش می باشد (مانند دکلهای برق) کاربرد فراوانی دارند. میکروپایل ها شمعهای درجا به قطر کمتر از cm 30 بوده که توسط میلگردهای فولادی مسلح شده و اطراف آن به روشهای مختلفی گروت تزریق می شود. به دلیل قطر کم میکروپایل، مقاومت نوک آن ناچیز بوده و در نظر نمی گیرند. ظرفیت باربری میکروپایل در اثر اصطکاک گروت و خاک اطراف آن ایجاد می شود. برای مقایسه تغییرات ظرفیت باربری، ضریبی به نام ضریب شبکه ای میکروپایل ها معرفی شده که برابر نسبت ظرفیت باربری پی به همراه میکروپایل به ظرفیت باربری میکروپایل و پی به صورت جدا از هم می باشد. در این تحقیق افزایش ظرفیت باربری پی ها همراه با میکروپایل در ابعاد آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. سه عامل تاثیر گذار که مورد مطالعه قرار گرفته شامل تراکم خاک، تعداد میکروپایل و زاویه نصب میکروپایل می باشد. برای تعیین ضریب شبکه ای، هر پی در سه حالت مختلف تحت بارگذاری محوری قائم (با نرخ ثابت تغییر مکان قائم) قرار گرفته و نمودار نیرو- نشست آن رسم شده است. نتایج نشان می دهد افزایش تراکم خاک و همچنین افزایش تعداد میکروپایل باعث افزایش ضریب شبکه ای شده و افزایش زاویه میکروپایل نسبت به امتداد قائم سبب کاهش آن می شود.

چکیده رساله/پایان نامه : یکی از مهمترین موارد استفاده از این مواد مصنوعی مسلح سازی خاک برای افزایش ظرفیت باربری پی های سطحی واقع بر خاک است. در این تحقیق ظرفیت پی نواری واقع بر خاک ماسه ای مسلح شده با ژئوگرید مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات آزمایشگاهی و همچنین مطالعات عددی بوسیله نرم افزار plaxis در این تحقیق انجام گرفته است. همچنین آزمون های آزمایشگاهی ظرفیت باربری پی نواری واقع بر خاک ماسه ای مسلح شده با ژئوگرید صورت است. بر اساس نتایج مدل سازی ، نسبت ظرفیت باربری پی محاسبه شده است . برای بدست آوردن پارامترها، مدل آزمایشگاهی کوچک مقیاس ساخته شد و بر اساس آن مدل سازی بوسیله نرم افزار plaxis انجام گرفت. سپس مدل بر اساس مدل خاک سخت شونده کالیبره گردید. اثر پارامترهای مختلف نظیر فاصله اولین لایه از زیر پی، فاصله عمودی بین لایه ها، عرض لایه ها و تعداد لایه های ژئوگرید و عمق بهینه لایه ها برای افزایش نسبت ظرفیت باربری پی نواری در نرم افزار plaxis بررسی گردید.

به منظور نگهداری دیواره های گودبرداری شده انواع مختلف سازه های نگهبان مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از انواع روش هایی که امروزه در گودبرداری های عمیق بیشتر مورد توجه مهندسین عمران قرار گرفته روش پایدارسازی گود با استفاده میخ کوبی در خاک است. این دیوارها بوسیله حفاری چاهک های مایل با زاویه 15 درجه یا کمتر نسبت به سطح افق و در فواصل نزدیک به هم، قرار دادن میخ ها در داخل این چاهک ها و در نهایت تزریق ملات اجرا می-شوند. طراحی این سیستم بر اساس تعدادی جدول ، نقشه و آیین نامه هاست که از میان آنها آیین نامه fhwa معمول ترین آیین نامه نوین مهندسین سازه است. در حال حاضر و با پیشرفت کامپیوتر و توسعه نرم افزارهایی مانند plaxis تحلیل این سیستم ها با دقت بیشتری انجام می گیرد. ظرفیت بیرون کشیدگی میخ یک عامل مهم در تحلیل و طراحی دیوارهای میخ کوبی شده می باشد، که به دو عامل اصلی اندازه مجموعه میخ و مقاومت چسبندگی بین خاک و ملات بستگی دارد. تحقیق حاضر کوششی جهت بررسی و مطالعه هرچه دقیق تر رفتار بیرون کشیدگی میخ در خاک است. در این تحقیق ابتدا مفاهیم اولیه میخ کوبی در خاک و مقاومت چسبندگی بین خاک و ملات مطالعه شده است. سپس پارامترهای موثر بر ظرفیت بیرون کشیدگی میخ بررسی شده است. مطالعات عددی و آزمایشگاهی انجام شده بر روی ظرفیت بیرون کشیدگی میخ نیز در ادامه آورده شده است. به منظور بررسی بیشتر ظرفیت بیرون کشیدگی میخ دستگاهی طراحی و ساخته شد که امکان بررسی رفتار بیرون-کشیدگی میخ را فراهم نمود. آزمایشات بیرون کشیدگی میخ با مطالعه دو پارامتر تراکم خاک و فشار سربار اعمالی انجام شده و نتایج مقایسه گردیدند. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد که ظرفیت بیرون کشیدگی میخ با افزایش فشار سربار اعمالی و نیز افزایش تراکم خاک، افزایش پیدا می کند. به منظور نگهداری دیواره های گودبرداری شده انواع مختلف سازه های نگهبان مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از انواع روش هایی که امروزه در گودبرداری های عمیق بیشتر مورد توجه مهندسین عمران قرار گرفته روش پایدارسازی گود با استفاده میخ کوبی در خاک است. این دیوارها بوسیله حفاری چاهک های مایل با زاویه 15 درجه یا کمتر نسبت به سطح افق و در فواصل نزدیک به هم، قرار دادن میخ ها در داخل این چاهک ها و در نهایت تزریق ملات اجرا می-شوند. طراحی این سیستم بر اساس تعدادی جدول ، نقشه و آیین نامه هاست که از میان آنها آیین نامه fhwa معمول ترین آیین نامه نوین مهندسین سازه است. در حال حاضر و با پیشرفت کامپیوتر و توسعه نرم افزارهایی مانند plaxis تحلیل این سیستم ها با دقت بیشتری انجام می گیرد. ظرفیت بیرون کشیدگی میخ یک عامل مهم در تحلیل و طراحی دیوارهای میخ کوبی شده می باشد، که به دو عامل اصلی اندازه مجموعه میخ و مقاومت چسبندگی بین خاک و ملات بستگی دارد. تحقیق حاضر کوششی جهت بررسی و مطالعه هرچه دقیق تر رفتار بیرون کشیدگی میخ در خاک است. در این تحقیق ابتدا مفاهیم اولیه میخ کوبی در خاک و مقاومت چسبندگی بین خاک و ملات مطالعه شده است. سپس پارامترهای موثر بر ظرفیت بیرون کشیدگی میخ بررسی شده است. مطالعات عددی و آزمایشگاهی انجام شده بر روی ظرفیت بیرون کشیدگی میخ نیز در ادامه آورده شده است. به منظور بررسی بیشتر ظرفیت بیرون کشیدگی میخ دستگاهی طراحی و ساخته شد که امکان بررسی رفتار بیرون-کشیدگی میخ را فراهم نمود. آزمایشات بیرون کشیدگی میخ با مطالعه دو پارامتر تراکم خاک و فشار سربار اعمالی انجام شده و نتایج مقایسه گردیدند. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد که ظرفیت بیرون کشیدگی میخ با افزایش فشار سربار اعمالی و نیز افزایش تراکم خاک، افزایش پیدا می کند. کلمات کلیدی: گودبرداری، سازه نگهبان، میخ کوبی، ظرفیت بیرون کشیدگی.

از دیرباز وجود خاک های گچی در ناحیه ی جنوب غربی مشهد (رضاشهر) مشکلاتی نظیر تورم و نشست را به دنبال داشته است. خاک های گچی نمونه ای از خاک های متورم شونده است. تورم در این خاک ها نتیجه تشکیل یک غشای نازک آب به دور ذرات خاک است. انیدریت یا سولفات کلسیم خشک نیز با جذب آب به ژیپس یا سولفات کلسیم آبدار(caso4,2h2o) تبدیل گشته و در طی این فرآیند افزایش حجم قابل توجهی پیدا می نماید. در بسیاری از موارد انیدریت و مصالح رسی با هم مخلوط شده و هر دو متورم می شوند. در این مطالعه خواص تورمی خاک های گچی این منطقه شامل درصد گچ، میزان تورم، وزن مخصوص خشک و همچنین تاثیر استفاده از لایه ی ماسه ای به ضخامت و تراکم های مختلف در کاهش میزان تورم خاک مورد بررسی قرار می گیرد. در این آزمایش ها، خاک متورم شونده دارای تراکم و درصد رطوبت طبیعی است. خاک مورد بررسی خاکی رسی با خاصیت خمیری کم (cl) است که حدود 6 درصد گچ هم در آن مشاهده می شود. ضخامت خاک متورم شونده در طول کلیه آزمایش ها ثابت می باشد. ماسه ی مورد استفاده در این تحقیق ماسه ی فیروزکوه است که دارای دانه بندی ریز و یکنواخت می باشد. ضخامت این لایه نیز به عنوان درصدی از ضخامت خاک متورم شونده در نظر گرفته شده است. سربار اعمال شده به نمونه، درصدی از فشار تورم می باشد. با توجه به کم بودن مقدار فشار تورم در خاک های این منطقه، مسئله ی تورم بیشتر برای سازه های سبک مثل کانال های انتقال آب مشکل آفرین است. با توجه به این مسئله، یک سری آزمایش بزرگ مقیاس نیز انجام شده است. برای انجام آزمایش های بزرگ مقیاس از یک کانال انتقال آب از جنس ورق گالوانیزه استفاده شده است و تاثیر لایه ی ماسه ای در این مدل نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به آزمایش های انجام شده می توان نتیجه گرفت که در کلیه ی حالت های بارگذاری، بهترین ضخامت برای لایه ی ماسه ای بین 5/0 تا 75/0 برابر ضخامت خاک متورم شونده می باشد. همچنین، هرچه تراکم لایه ی ماسه ای کمتر باشد میزان کاهش تورم بیشتر است. در آزمایش های بزرگ مقیاس نیز چنین روندی مشاهده می شود. با توجه به نتایج بدست آمده از این تحقیق، استفاده از یک لایه ی ماسه ای مابین خاک و سازه ی مورد نظر می تواند از جنبه های گوناگون نظیر کاهش اثرات تورمی و اقتصادی مفید باشد.

روش های بهبود ظرفیت باربری پی های موجود، یکی از مهم ترین موضوعات مهندسی پی می باشد. استفاده از تکنولوژی ریزشمع در این زمینه، نتایج رضایت بخشی را فراهم آورده است. ریزشمع، یک شمع جایگزینی حفاری و تزریق شده با قطر کم (کمتر از 300 میلی متر) است که عموماً مسلح بوده و برای اجرای آن ابتدا چاه شمع حفاری شده و عنصر مسلح کننده در داخل آن قرار می گیرد و سپس ملات به داخل چاه تزریق می شود. موضوع این پایان نامه، بررسی آزمایشگاهی میزان تاثیر ریزشمع در بهبود ظرفیت باربری پی تحت اثر بارگذاری استاتیکی قائم می باشد. به این منظور، بر روی مدل آزمایشگاهی کوچک مقیاس از پی مسلح شده با ریزشمع واقع بر ماسه شل، آزمایش بارگذاری انجام گردید. برای مسلح نمودن پی صلب دایره ای (از جنس پلی آمید) با قطر 10 و ارتفاع 5 سانتی متر ، از ریزشمع های فولادی آج دار به قطر 6 میلی متر و طول 20 سانتی متر استفاده شد. با تغییر زاویه نصب و تعداد ریزشمع ها تاثیر نحوه چیدمان ریزشمع ها بر عملکرد ژئوتکنیکی پی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور سنجش کمّی میزان افزایش ظرفیت باربری پی مسلح شده با ریزشمع، ضریب شبکه ای(r) تعریف می شود که عبارتست از نسبت ظرفیت باربری پی مسلح شده با ریزشمع به مجموع ظرفیت باربری پی و ریزشمع ها به صورت مجزا. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که مقدار ضریب شبکه ای با افزایش تعداد ریزشمع های به کار رفته برای مسلح نمودن پی، بالا می رود. از سوی دیگر در صورت کاربرد 6 یا 8 ریزشمع، با افزایش زاویه نصب ریزشمع نسبت به امتداد قائم، از مقدار r کاسته می شود. در حالتی که از تعداد زیادی ریزشمع های دارای زاویه نصب کوچک استفاده می شود، ظرفیت باربری به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد.

الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای تکاملی می باشد که از روند تکامل موجودات زنده طی نسل های مختلف الهام گرفته شده است. این الگوریتم در بهینه سازی سازه ها به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق از زبان برنامه نویسی matlab و عناصر و عملگرهای موجود در الگوریتم ژنتیک جهت بهینه سازی آرایش، حجم بتن ریزی و مقدار آرماتور مصرفی شمع ها تحت بارگذاری نامتقارن وارد بر کلاهک پی شمعی، استفاده شده است. بدین صورت که متغیرها و توابع هدف مسئله مورد نظر تعیین سپس برنامه رایانه ای تدوین شده، که با تقسیم بار به روش randloph بین کلاهک و شمع ها درصد بار اختصاصی به هر ناحیه تعیین گردیده و توسط تحلیل ماتریسی bowles سهم بار و لنگر اعمالی به هر شمع تعیین شده است، کلیه شرایط فنی و اجرایی مندرج در آئین نامه aci کنترل و تامین گردیده است. با بهره گیری از روش الگوریتم ژنتیک پارامترهای طراحی گروه شمع مشتمل بر قطر، طول، فاصله شمع ها و ضخامت کلاهک بهینه گردیده و منتج به توابع هدف بهینه می شوند.

در طراحی سدهای خاکریزه ای همواره سعی بر آن است که با تکیه بر آخرین روش ها و دستاورد های علمی رفتار این سازه ها به دقت پیش-بینی شود. اما وجود عوامل ناشناخته و خطا های موجود در کسب و پردازش اطلاعات همواره لزوم کنکاش و تحت نظر گرفتن مداوم رفتار اینگونه سازه ها را ایجاب می نماید تا در صورت مشاهده آثاری مبنی بر احتمال آسیب دیدگی بخش هایی از سد، اقدامات لازم انجام گیرید. سد بیدواز اسفراین که یک سد خاکی-سنگریزه ای با هسته رسی نازک و مایل می باشد، در در ه ایu - شکل با شیب دیواره ای متوسط 66 درجه نسبت به افق و عرض 45 متر درسطح بستر احداث شده است. نسبت سختی نواحی انتقالی سد به هسته حدود 5/9 می باشد. مصالح رسی یک سوم پایین هسته با رطوبت پایین تر از رطوبت بهینه استاندارد و دوسوم بالایی آن با رطوبت بالاتر از رطوبت بهینه استاندارد متراکم شده است. برای سدی با این مشخصات نتایج مطالعات انجام شده نشان می دهد شکل هندسی دره، نسبت سختی مصالح هسته به نواحی مجاور و وضعیت رطوبت هسته در حین تراکم نسبت به رطوبت بهینه استاندارد مهمترین عوامل تاثیرگذار در رفتار تنش تغیر شکل سد می باشند. در این تحقیق با کمک تحلیل های عددی کوپل شده دو بعدی و سه بعدی و با در نظر گرفتن اندرکنش آب خاک توسط برنامه تفاضل محدود flac، تاثیر هریک از عوامل فوق بر رفتار تنش تغیر شکل سد بیدواز در دوران ساخت و اولین آبگیری بررسی شده است.

هدف اصلی از تحلیل گودها با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی به دست آوردن نگاشتی غیر خطی بین پارامترهای ورودی و خروجی مورد نظر می باشد تا با استفاده از آن بتوان رفتار گود را پیش بینی کرد. مطالعات نشان می دهد پارامترهای متعددی بر رفتار گودها تاثیر گذار هستند که از جمله ی مهم ترین آن ها می توان به سختی دیوار، فاصله ی مهارها و سختی آن ها، عرض و عمق گود، مشخصات خاک و روش گودبرداری اشاره کرد. در بسیاری از موارد هندسه گودبرداری و مشخصات خاک قابل دستیابی هستند اما پیش بینی جا به جایی دیواره های گود همیشه با عدم قطعیت مواجه است. در تحلیل با کمک شبکه عصبی این عدم قطعیت در کنار سایر مقادیر پارامترها می باشد بنابراین پیش بینی های مدل قابل اعتمادتر خواهند بود. در این تحقیق از شبکه عصبی مصنوعی mlp برای پیش بینی تغییر مکان جانبی ماکزیمم دیوار حائل بر مبنای دو دسته داده استفاده شده است. در دسته ی اول 47 داده ی واقعی از گود هایی که در خاک های رسی حفر گردیده بود جمع آوری و از آن ها برای طراحی شبکه عصبی استفاده گردید. نمودارهای رگرسیون نشان دادند شبکه به خوبی آموزش دیده و ساختار آن شکل گرفته است. برای انجام تحلیل حساسیت داده ها به سه دسته کلی تقسیم گردیده تا بتوان تغییرات درصد نسبی تغییر مکان جانبی ماکزیمم را برای تک تک داده های ورودی مورد بررسی قرار داد. نتایج بدست آمده عمل کرد صحیح شبکه را تایید کرده و در انتها رابطه ایی برای محاسبه ?h max/h% ارائه گردیده است. دسته دوم داده های ساخته شده بر اساس داده های واقعی و با کمک نرم افزار های مبتنی بر روش fem به دست آمده اند. تحلیل حساسیت داده ها در این شبکه عصبی نیز نشان داد شبکه منطق حاکم بر داده ها را به خوبی آموخته است.

با توجه به معیار های توصیه شده در آیین نامه ها و دستورالعمل ها، برای اینکه خاکی قابل آزمایش در دستگاه برش باشد بایستی حداکثر اندازه سنگدانه های آن از حدی بیشتر نباشد. با توجه به عدم وجود دستگاه برش مستقیم با مقیاس بزرگ در همه آزمایشگاه ها، تمایل به انجام آزمایشات برش مستقیم برای خاک های حاوی ذرات درشت دانه با جعبه کوچک وجود دارد. از این رو بایستی خاک حاوی ذرات درشت دانه به گونه اصلاح گردد که قابل آزمایش در دستگاه برش با جعبه کوچک باشد. مطالعه حاضر به بررسی روش های اصلاح دانه بندی خاک های حاوی ذرات درشت دانه به گونه ای که قابل آزمایش در دستگاه برش مستقیم با جعبه کوچک باشد پرداخته و اثرات روش های اصلاح دانه بندی را بر زاویه اصطکاک داخلی خاک بررسی می کند. بدین منظور شش نمونه خاک حاوی ذرات درشت دانه از محدوده شهر مشهد جمع آوری شد و آزمایشات شاخص و آزمایشات برش مستقیم با جعبه بزرگ بر روی آنها انجام گردید. سپس با اعمال روش های اصلاح دانه بندی نمونه های حاصل در دستگاه برش مستقیم با جعبه کوچک مورد آزمایش قرار گرفته و با نتایج حاصل از آزمایشات برش مستقیم با جعبه بزرگمقایسه گردید. در پایان روشی که نزدیک ترین نتایج را به نتایج آزمایشات برش مستقیم بزرگ ارائه نمود به عنوان روش برتر توصیه گردید.

در بسیاری از سازه ها، بارهای جانبی بزرگی نسبت به بارهای ثقلی به سازه تحمیل می شود. شمع های اینگونه سازه ها را که تحت اثر بارهای جانبی قابل توجهی قرار می گیرند، می توان به دو گروه شمع های بلند و کوتاه تقسیم نمود. معمولا تخمین ظرفیت باربری شمع تحت اثر بار جانبی برای شمع های کوتاه بر اساس حداکثر ظرفیت باربری و برای شمع های بلند بر اساس تغییر مکان افقی مجاز می باشد. در میان نظریه های ارائه شده می توان به روش های هانسن، برامز، پتراسوویت، میرهوف، پراساد و چری، مدول واکنش بستر، نظریه الاستیک و حداکثر مدول افقی واکنش بستر اشاره نمود. روش برامز به عنوان معروف ترین روش، بدلیل سادگی و کاربردی بودن آن برای شمع های کوتاه و بلند است. در تحقیق حاضر برای بررسی رفتار شمع تحت اثر بار جانبی، از لوله های فلزی به عنوان شمع در آزمایشگاه استفاده شده است. شمع های فلزی مدفون در خاک ماسه ای در آزمایشگاه تحت بار جانبی استاتیکی قرار گرفته است. با بیان نظریه های ذکر شده و انجام آزمون های آزمایشگاهی رفتار شمع ها به لحاظ تغییر طول، قطر، وزن مخصوص خاک مورد بررسی قرار گرفته است و نمودار نیرو – جابجایی برای شمع های مورد آزمایش تحت اثر بار جانبی ارائه شده است. مقایسه انجام شده بیننظریه های موجود، بیانگر این نکته است که روش پراساد و چری برای شمع های کوتاه و نظریه حداکثر مدول افقی واکنش بستر برای شمع های بلند برای تخمین ظرفیت باربری جانبی شمع نسبت به دیگر نظریه های ارائه شده مناسب تر می باشد.

در دهه های گذشته شاخص های اقتصادی از مهمترین فاکتورها در مهندسی عمران شناخته شدند. با توجه به اینکه اکثر دیوارهای حائل، سازه هایی بزرگ، طویل و حجیم می باشند و از نظر اقتصادی حائز اهمیت هستند، در این پایان نامه موضوع طراحی بهینه دیوار حائل طره ای بتن مسلح از نظر اقتصادی، مورد پژوهش قرار گرفته است. بدین منظور از الگوریتم وراثتی یا genetic algorithm استفاده شده که از بهترین روشهای بهینه سازی است ودر طی سالها مراحل تکاملی خودرا طی کرده است. استفاده از الگوریتم وراثتی در بهینه سازی از عمومیت زیادی برخورداراست و کاربرد آن در مسائل مهندسی روز بروز بیشتر می شود. همچنین به منظور رعایت مواد و تبصره های آئین نامه ای از آخرین ویرایش آئین نامه بتن آمریکا (aci-318-08) استفاده شده است. در ضمن از تعدادی کتب آموزشی و مرجع دانشگاهی برای بررسی روند طراحی وانتخاب مثال عددی استفاده و مقالات زیادی در زمینه دیوارهای حائل بتن مسلح طره ای و بهینه سازی گردآوری و مطالعه شده است. برای نیل به هدف این پایان نامه یک برنامه کامپیوتری با نرم افزار مطلب نوشته و مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور دقت بیشتر و تسریع در سرعت محاسبات برنامه کامپیوتری و به دلیل عدم وابستگی طراحی تیغه دیوار، به پی آن نخست فرآیند بهینه سازی تیغه و سپس بهینه سازی پی دیوار با استفاده از ابعاد بهینه تیغه انجام شده و پارامترهای مختلف طراحی دیوار شامل پارامترهای هندسی، خصوصیات خاک، بتن، فولاد، بارگذاری و غیره مد نظر بوده و به حدود آیین نامه ای آنها توجه کامل گردیده است. در طی فرآیند بهینه سازی همه کنترل های پایداری در رابطه با واژگونی، لغزش، ظرفیت باربری خاک، موقعیت برآیند نیروها، فولاد حداقل و حداکثر، انجام و برآورده شده است. با توجه به تنوع پارامترهای موثر بر طراحی، از قبیل تنش تسلیم و نهایی فولاد و بتن، قیمت فولاد و بتن، ارتفاع دیوار، عمق وعرض پی دیوار و غیره، آنالیز حساسیت هزینه نسبت به هر یک از آنها انجام شده، نمودارهای مربوطه ترسیم و تاثیرات آنها با هم مقایسه گردیده است.

تعیین ظرفیت باربری پی، نیازمند شناخت رفتار خاک زیر آن می باشد. پی های حلقوی در سازه هایی مانند پایه های پل، مخازن هوایی آب، سیلوها و موارد مشابه استفاده می شود. استفاده از این پی در مقایسه با پی دایروی به مراتب موثرتر و اقتصادی تر می باشد. با وجود شباهت ظاهری بین پی حلقوی و پی دایروی، رفتار آنها در برخی زمینه ها مانند توزیع فشار باربری در زیر پی و نحوه نشست متفاوت می باشد. اما در عین حال، رابطه ای قابل قبول در تعیین ظرفیت پی های دایروی ارائه نشده است. لذا برای طراحی این گونه از پی ها نیاز به ارائه رابطه ای تئوری برای پیش بینی ظرفیت باربری پی می باشد. در این پژوهش، از روش خطوط مشخصه برای تعیین ظرفیت باربری یک پی حلقوی بر روی سطح افقی زمین استفاده شده است. در محاسبات از اصطکاک میان خاک و سطح زیر پی صرف نظرشده است. خاک در نظر گرفته شده در این روش، براساس معیار گسیختگی مور- کولمب رفتار می کند و این خاک چسبنده اصطکاکی، وزن دار و با سربار می باشد. با استفاده از روش خطوط مشخصه، ضرایب ظرفیت باربریدر پی حلقوی به ازای نسبت های مختلف شعاع داخلی به خارجی محاسبه شده است. نسبت های شعاع داخلی به خارجی برابر صفر، 25/0، 5/0، 7/0 و 9/0 می باشند. مقادیر بدست آمده برای ضرایب ظرفیت باربری نشان می دهد، با افزایش نسبت شعاع داخلی به خارجی این مقادیر کاهش می یابند. مقادیر بدست آمده، با سایر نتایج از قبل ارائه شده مقایسه گردیده است.

خاک های رمبنده در صورت اشباع شدن بدون آنکه تغییری در تنش های اعمالی ایجاد شود و یا تحت اثر ارتعاش قرار گیرند، نشست زیادی کرده و ممکن است موجب خسارت زدن به پی ، جاده ، خطوط ریلی، سدها، خطوط لوله و یا دیگر سازه ها شوند. خاک های رمبنده در بسیاری از مناطق جهان به صورت پراکنده و در ایران بیشتر در مناطق مرکزی و شرقی مشاهده می شوند. در تحقیق حاضر خاک محدوده شمال شرق شهر مشهد مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به مقاومت برشی پایین خاک این منطقه هنگام اشباع شدن به نظر می رسد که خاک محل پروژه مستعد رمبندگی باشد. با توجه به احداث سازه های ریلی و احداث ساختمان در محل در اثر ارتعاش ناشی از عبور قطار و افزایش رطوبت، ممکن است نشست زیادی به خاک تحمیل شده و مشکلاتی را برای سازه های ریلی و ساختمان های موجود ایجاد کند. در همین راستا تعیین میزان رمبندگی خاک ضروری می باشد. بدین منظور ابتدا مشخصات فیزیکی و مکانیکی خاک منطقه مورد ارزیابی قرار گرفته و سپس جهت تعیین میزان رمبندگی، معیارهای متفاوت رمبندگی بررسی شده و با یکدیگر مقایسه شده اند. نتاِج آزمایشات آزمایشگاهی انجام شده نشان می دهد که خاک به افزایش رطوبت حساس بوده و در صورت اشباع شدن پارامترهای مقاومتی آن کاهش می یابد. برای بررسی دقیق تر پتانسیل رمبندگی، تعدادی آزمایشات برجا شامل آزمایش نفوذ استاندارد، بارگذاری در محل و نسبت باربری کالیفرنیا انجام شد. نتایج این آزمایشات نیز بیانگر حساس بودن خاک محل به افزایش رطوبت و رمبنده بودن بوده و با توجه به احداث سازه های ریلی و احداث ساختمان در محل پروژه در اثر ارتعاش ناشی از عبور قطار و یا مرطوب شدن خاک، نشست زیاد خاک می تواند برای سازه های ریلی و ساختمان های موجود مشکل ایجاد کند و بنابراین باید خاک محل اصلاح و بهسازی شود. به منظورمقابله با خاک های رمبنده محل پروژه و بهسازی آن روش های گوناگون از جمله جلوگیری از مرطوب شدن خاک، تراکم خاک، جایگزینی مصالح، استفاده از پی های عمیق، تثبیت با مصالح درشت دانه، تثبیت با آهک، تثبیت با سیمان و تثبیت با سیمان و مصالح دانه ای ارزیابی شده و بهترین روش با توجه به مشخصات سایت، ویژگی های سازه های احداثی و ملاحظات اجرایی و اقتصادی انتخاب شده است. با توجه به قرار گیری سازه های احداثی در محدوده شهری ، خاک ریز دانه ی محل، ملاحظات اقتصادی، مدت زمان اجرا و امکانات موجود بهسازی خاک با آهک به عنوان بهترین روش پیشنهاد شده است.افزودن آهک به خاک علاوه بر بهبود خواص مقاومتی خاک در کوتاه مدت و بلند مدت، سبب کاهش تورم و کاهش نفوذپذیری می شود. این خواص عملکردی آهک، آن را در کوتاه مدت و بلند مدت از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر می کند.

تحلیل پی های گسترده با استفاده از مدل winkler، درحال حاضر از متداول ترین و عملیترین شیوه های مدلسازی این نوع پی می باشد. در این روش، خاک توسط یکسری فنرهای مجزا از هم، در سطح زیر پی مدل می گردد. به دلیل ضعف بنیادی در مدل سازی خاک توسط این روش، از سختی فنر متغیر یا ضریب عکس العمل بستر اصلاح شده، استفاده می گردد. در این مقاله تاثیر مقدار و توزیع ضریب عکس العمل بستر بر روی نتایج تحلیل پی گسترده مستطیل شکل مطالعه گردیده است. جهت تاثیر مقدار ks بر تحلیل پی گسترده، صلبیت نسبی پی متغیر درنظر گرفته شده است. همچنین توزیع ks بر مبنای روش های مختلف آیین نامه ای و همچنین روش های دقیق عددی تعیین گردیده است. مطالعات نشان می دهد که پی های نسبتاً صلب نسبت به مقدار ks حساس نمی باشند. همچنین مقایسه بین نتایج تحلیل الگوهای مختلف توزیع ks، بیانگر این نکته است که روش های مورد استفاده در کشور آلمان بیشترین نزدیکی را با نتایج پیش بینی شده توسط plaxis 3d foundation دارد.

ضریب تغییرشکل خاک یکی از مهمترین پارامترهای خاک است که بیانگر رابطه تنش ونشست پذیری خاک می باشد. برای مواد الاستیک خطی، ضریب تغییرشکل به عنوان ضریب ارتجاعی که نسبت ثابت تنش به کرنش است نامیده می شود. ضریب تغییرشکل خاک توسط آزمایش-های مختلف آزمایشگاهی و برجا ازجمله آزمایش تحکیم، آزمایش سه محوری، آزمایش نفوذ استاندارد، آزمایش مقاومت مخروط، آزمایش بارگذاری صفحه و آزمایش پرسیومتری تعیین می گردد. یکی از بهترین روش های تعیین ضریب تغییرشکل خاک در محل، آزمایش پرسیومتری می باشد. انجام این آزمایش بسیار هزینه بر و وقت گیر می باشد. از طرفی با وجود قابل اعتماد بودن نتایج آزمایش پرسیومتری توجه اندکی به توسعه روابط تجربی جهت ارتباط ضریب تغییر شکل خاک حاصل از نتایج این آزمایش به خصوصیات فیزیکی خاک و عدد آزمایش نفوذ استاندارد شده است. در این تحقیق پرسپترون های چندلایه(mlp) برای توسعه مدل های تجربی جدید جهت پیش بینی ضریب تغییرشکل خاک به کار گرفته شده است. مدل ارائه شده ارتباط بین ضریب تغییرشکل خاک را با خصوصیات فیزیکی خاک و عدد آزمایش نفوذ استاندارد مشخص می-کند. داده های قابل اعتمادی از نتایج آزمایشات پرسیومتری موجود در خط دو قطارشهری مشهد برای توسعه مدل ها به کار رفته است. متعاقبا تحلیل حساسیت برای مدل ها جهت تعیین اثر پارامتر-های ورودی بر ضریب تغییرشکل خاک انجام شده است. نتایج بدست آمده نمایان گر دقت مدل های ارائه شده و قابل اعتماد بودن آن-ها جهت استفاده برای مقاصد پیش طراحی می باشد.

خاک های دانه ای مخلوط با خرده لاستیک به دلیل خاصیت تراکم پذیری کنترل شده و همچنین وزن سبک آن ها به طور گسترده ای در صنعت مهندسی عمران و سازه های ژئوتکنیکی به کار گرفته شده اند. تغییرات نسبت و شرایط اختلاط خرده لاستیک های بازیافتی و خاک های ماسه ای به تغییر در مقاومت مصالح مخلوط می انجامد. مطالعات آزمایشگاهی گوناگونی جهت معرفی و ارائه نسبت اختلاط بهینه خرده لاستیک و ماسه انجام پذیرفته است چرا که تعیین این نسبت به منظور دستیابی به بیشترین ظرفیت باربری و مناسب ترین تراکم ایجاد شده ضروری به نظر می رسد. از آنجا که انجام آزمون های آزمایشگاهی نیازمند صرف هزینه و زمان زیاد می باشد، می توان از روش های عددی به عنوان جایگزین آن ها به منظور شناخت و مطالعه ی رفتار مکانیکی مصالح بهره جست. یکی از روش های عددی نوین در بررسی رفتار خاک های دانه ای، روش اجزای مجزا (dem) می باشد و به وسیله ی آن می توان خاک ها را به صورت مجموعه ای از دانه ها شبیه سازی نمود. در پژوهش پیش رو، با کمک این روش، مخلوط دانه های ماسه و خرده لاستیک به صورت دوبعدی با نسبت های اختلاط از صفر تا 100 درصد وزنی خرده لاستیک، شبیه سازی شده است. نمونه های شبیه سازی شده، تحت آزمایش دو محوری (biaxial) با فشارهای محصور کننده از 50 تا 800 کیلوپاسکال قرار گرفته و نتایج آن مورد مطالعه واقع شده اند. در نهایت می توان در نتایج حاصل از شبیه سازی دید که با تغییرات نسبت اختلاط، مقاومت برشی نمونه ها و بیشترین تراکم حجمی آن ها دستخوش تغییر شده است. همچنین تغییرات فشار محصور کننده بر رفتار مکانیکی مصالح مخلوط تأثیرگذار می باشد. روند تغییرات بدست آمده از شبیه سازی مطابق با رفتار آزمایش های انجام پذیرفته پیشین می باشد.

با توجه به حجم روزافزون مواد و زباله های شهری و از آن جمله نخاله های حاصل از تخریب ساختمان ها و بافت های فرسوده شهری بویژه در شهرهای بزرگ و مشکلات فراوان بوجود آمده در اثر دفع غیر اصولی و غیر فنی این مصالح بازیافت این مواد مورد توجه فراوان می باشد. در این پایان نامه پس از آمارگیری از نخاله های سطح شهر مشهد در مکان های تدفین و سپس انتخاب نخاله-های موجود که از تخریب ساختمان های بوجود آمده و با انجام آزمایش هایی بر روی آنها سعی بر تعیین کیفیت و نحوه عملکرد آنها در صورت استفاده در لایه های روسازی راه و بخصوص بستر بوده است. در این راستا آزمایش هایی بر روی ترکیباتی از نخاله های ساختمانی و مصالح تثبیت کننده انجام پذیرفته شده است. افزودنی-های استفاه شده در این تحقیق عبارتند از سیمان، آهک و پوزولان می باشد. در نهایت با افزودن ماده های تثبیتی با درصدهای مختلف به مصالح مقاومت فشاری و کیفیت این مواد مورد بررسی قرار گرفت. سیمان با افزایش عمر و به علت جذب آب مصالح موجود، مقاومت خود را از دست داده، اما اثرات کاهش ظرفیت باربری در اثر جذب آب در آهک و پوزولان کمتر بوده است.

قوس زدگی پدیده ای متداول در مصالح مرتبط با مسائل گوناگون مهندسی است که معمولاً به عنوان انتقال فشار از مصالح یک محیط دارای جابجایی نسبی به بخش های ایستای مجاور آن تعریف می شود. در واقع عامل موثر در ایجاد ماهیت قوس زدگی، بسیج شدن مقاومت برشی بین ذرات تشکیل دهنده محیط است. البته مفهوم قوس زدگی به معنای ایجاد یک ساختار پایدار قوسی شکل نیز قابل تعریف است. این پایان نامه به مطالعه آزمایشگاهی تشکیل قوس پایدار در مصالح دانه ای گوناگون می پردازد. مجموعه ای از آزمون های آزمایشگاهی برای بررسی اثر قوس زدگی بر مصالح دانه ای شامل سنگریزه و گوی های پلاستیکی در دو آرایش شل و متراکم انجام شده اند. بدین منظور، یک دستگاه توسعه یافته دریچه طراحی و ساخته سده است تا مطالعه ابعاد قوس تشکیل شده بر روی دریچه را امکان پذیر سازد. این دستگاه دو ویژگی مهم دارد. اولاً دریچه می تواند تا هر اندازه دلخواهی باز شود و ثانیاً بستر نگهداری مصالح دانه ای دارای قابلیت تنظیم شدن بر روی زاویه-های صفر تا 90 درجه نسبت به افق است. بنابراین، می توان اثر شتاب ثقل موثر بر مصالح دانه ای و عرض دریچه را بررسی نمود. مشاهدات آزمایشگاهی نشان دادند که برای همه مصالح مورد آزمایش با افزایش عرض دریچه و کاهش زاویه قرارگیری بستر مصالح دانه ای، عرض و ارتفاع قوس تشکیل شده افزایش می یابد و شکل تمامی قوس ها به صورت یک سهمی است. همچنین به ازای یک عرض دریچه و زاویه بستر ثابت، با افزایش زاویه اصطکاک داخلی و چگالی مصالح دانه ای، ارتفاع و عرض قوس افزایش می یابد. ضمناً حداکثر عرض دریچه با توجه به زاویه اصطکاک داخلی و زاویه بستر مصالح حدوداً 5 تا 6/8 برابر قطر متوسط ذرات محیط دانه ای بدست آمده است. از طرفی، می توان زاویه اصطکاک داخلی مصالح دانه ای را از روی قطر متوسط و چگالی مصالح دانه ای و همچنین عرض بحرانی دریچه و زاویه بستر دستگاه توسعه یافته دریچه محاسبه نمود. این دستگاه آزمایش در تعیین عرض بهینه خروجی در سیلوها و قیف های نگهداری کننده مصالح دانه ای، بدون ایجاد مشکل در تخلیه مصالح ناشی از اثر قوس زدگی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، دستگاه توسعه یافته دریچه را می توان عضو جدیدی در آزمایشگاه مکانیک خاک و پروژه های مرتبط با سیلوها و قیف ها به شمار آورد.

گسترش کاربرد توده های خاک مسلح و لزوم شناخت و پیش بینی دقیق رفتار آن ها، همچنین پیچی ده و پرهزینه بودن تحلیل عددی توده های مسلح بصورت مستقیم سبب پیدایش و کاربرد گسترده ی روش های تحلیل همگن شده است. در این پایان نامه، به توسعه ی روش محیط های دوفازی که چارچوب جدیدی در روش های همگن سازی محسوب می گردد پرداخته شده است. این توسعه با بکارگیری مدل رفتاری هایپربولیک دانکن- چانگ در روابط محیط های دوفازی و شبیه سازی رفتار خاک توده ی مسلح ( فاز ماتریس) با این مدل رفتاری انجام شده است. به بیان بهتر، در این پایان نامه تلاش شده است تا با تخصیص مدل رفتاری دانکن- چانگ به خاک و اعمال مدل رفتاری ارتجاعی- خمیری کامل برای تسلیح کننده های توده ی مسلح، الگوی رفتاری جدیدی برای تحلیل محیط های خاک مسلح بصورت همگن ارائه شود. پس از ارائه ی الگوی رفتاری اشاره شده، رفتار نمونه های خاک مسلح شده و غیر مسلح در شرایط سه محوری با استفاده از آن مورد بررسی قرار گرفت. پس از موفقیت الگوی دوفازی ارائه شده در پیش بینی مناسب رفتار این نمونه ها، به تحلیل عددی یک دیوار خاک مسلح واقعی (تمام مقی اس) پرداخته شد. دیوار مذکور به دو صورت همگن و مجزا، به ترتیب با استفاده از الگوی دوفازی ارائه شده و مدل رفتاری دانکن-چانگ مورد تحلیل قرار گرفت. پس از بررسی نتایج تحلیل به دو روش اشاره شده و مقایسه ی آن ها با مقادیر اندازه گیری شده، دقت مناسب الگوی دوفازی توسعه یافته تأیید گردید. همچنین مشاهده شد که تا حدودی می توان با افزایش اندازه ی عناصر مدل عددی (افزایش اندازه ی المان ها) و درنتیجه کاهش تعداد آن ها، با حفظ دقت نتایج، زمان تحلیل را به میزان قابل توجهی کاهش داد. همچنین مشاهده گردید که در حالت تحلیل مجزا، مدل رفتاری هایپربولیک دانکن- چانگ، با وجود سادگی، پیش بینی مناسبی از رفتار دیوار خاک مسلح ارائه می دهد. در این پایان نامه مشاهده شد که تحلیل همگن دیوار خاک مسلح با استفاده از الگوی دوفازی ارائه شده، ضمن کاهش قابل توجه زمان تحلیل (خصوصاً هنگام استفاده از شبکه المان درشت) و همچنین فراهم نمودن بستری مناسب برای انجام مطالعات پارامتریک، پیش بینی مناسبی از رفتار دیوار ارائه می نماید.

روش های بهبود ظرفیت باربری پی های موجود، یکی از مهم ترین موضوعات مهندسی پی می باشد. استفاده از تکنولوژی ریزشمع در این زمینه، نتایج رضایت بخشی را فراهم آورده است. ریزشمع، یک شمع جایگزینی حفاری و تزریق شده با قطر کم (مشخصاً کمتر از 300 میلی متر) است که عموماً مسلح بوده و شیوه اجرای آن مانند شمع های معمول است. یعنی ابتدا چاهِ شمع حفاری شده و عنصر مسلح کننده در داخل آن قرار می گیرد و سپس ملات تزریق می شود. از مهمترین مزایای ریزشمع ها قابلیت آن‍ها در اجرا تحت زوایای مختلف است که به بهبود ظرفیت باربری آن ها بخصوص در گروه های ریزشمع کمک می کند. موضوع تحقیق حاضر، بررسی آزمایشگاهی میزان تاثیر ریزشمع در بهبود ظرفیت باربری پی تحت اثر بارگذاری کششی استاتیکی قائم می باشد. به این منظور، تعدادی آزمایش بارگذاری بر روی مدل آزمایشگاهی کوچک مقیاس از پی مسلح شده با ریزشمع که بر روی ماسه شل قرار گرفتند، انجام شد. برای مسلح نمودن پی صلب مربع شکل با طول ضلع 20 سانتی متر، از ریزشمع های فولادی پیچی به قطر 10 میلی متر و طول 40 سانتی متر استفاده شد. با تغییر زاویه نصب و تعداد ریزشمع ها تاثیر نحوه چیدمان ریزشمع ها بر عملکرد ژئوتکنیکی پی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین جهت بررسی شرایط تزریق تحت فشار، از نوعی دیگر از مدل سازی استفاده شده که در آن پایه ریزشمع ها به طول 10سانتی متر، به اندازه سه برابر شعاع ریزشمع های حالت ساده، قطورتر شدند. این روش از مدل سازی، تجمع ملات حین تزریق تحت فشار در انتهای گمانه ریزشمع را مدل می کند. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهند، ظرفیت باربری ریزشمع های پایه دار حدود 3 برابر بیش از ریزشمع های ساده می باشند. با انجام آزمون ها در حالت قائم و نیز سه زاویه 15، 30 و 45 درجه، زاویه 30 درجه بیشترین ظرفیت باربری کششی را در تعداد یکسان ریزشمع در گروه از خود نشان داد. روند تغییرات ظرفیت باربری در برابر زاویه ریزشمع ها، بخصوص در حالت ساده، دارای یک نقطه بیشینه است که به عنوان زاویه بهینه می توان آن را از طریق پژوهش های عددی با دقت بیشتری تعیین نمود.

در مواردی مانند اسکله ها، سازه های بندری و سازه های واقع در مناطق لرزه خیز که بار جانبی وارد به سازه قابل توجه می باشد، شمع های تحت بار جانبی از اهمیت بالایی برخوردار می باشند. این شمع ها از نظر رفتاری به دو گروه بلند و کوتاه تقسیم شده و به دو صورت بدون کلاهک و با کلاهک اجرا می-شوند. در این تحقیق ظرفیت باربری جانبی شمع در دو حالت بدون کلاهک و با کلاهک در خاک دانه-ای مورد بررسی واقع شده است. هدف این تحقیق بررسی رفتار شمع با کلاهک تحت اثر بار جانبی در مقایسه با شمع بدون کلاهک و نیز اثر کلاهک ایجاد شده در شمع بر افزایش ظرفیت باربری جانبی شمع می باشد. بر طبق فرضیات موجود به منظور مدل سازی شمع ها در آزمایشگاه و حفظ صلبیت، از لوله های گالوانیزه و آلومینیومی با طول های متفاوت استفاده شده است. شمع ها در داخل مخزنی استوانه ای شکل حاوی ماسه مدفون گردیده و در هر مرحله از بارگذاری جانبی، جابجایی افقی شمع تحت آزمون، در سطح خاک توسط سنسور الکتریکی، و در اعماق مختلف خاک نیز توسط گیج های مکانیکی ثبت گردیده است. نتایج تحقیق حاضر بیان گر این است که بهره گیری از کلاهک، ظرفیت باربری جانبی شمع در ماسه را افزایش داده و همچنین موجب کاهش جابجایی افقی و دوران شمع تحت بارگذاری جانبی گردیده است.

مناسب ترین روش توسعه پایدار در محیط های شهری استفاده از فضاهای زیرزمینی برای کاربردهای مختلف حمل و نقلی و ارتباطی است. عبور تونل از مجاورت و یا عبور مستقیم از زیر سازه های سطحی امری اجتناب ناپذیر است. لذا نشست حاصل از حفاری و اثرات آن بر سازه های سطحی همواره نگرانی اصلی طراحان و مسئولان را در فضاهای شهری را شامل می شود. در صورت تجاوز تغییر مکان ها از حد مجاز، گاه خسارت سنگین مالی به سازه های مجاور وارد می شود. اقدامات کاهشی زیادی برای کنترل و کاهش نشست در طی ساخت وسازهای زیرزمینی استفاده می شود. یکی از این اقدامات کاهشی مهم، تزریق جبران کننده می باشد. این پایان نامه به مطالعه عددی کنترل و کاهش نشست سطح زمین در اثر حفر تونل سطحی با استفاده از تزریق جبران کننده می پردازد. جهت شبیه سازی تزریق جبران کننده از روش عددی اجزاء محدود استفاده شده است و نرم افزار plaxis 2d به عنوان ابزار مدل سازی برگزیده شده است. شبیه سازی تزریق جبران کننده در دو فاز پیش و پس از حفر تونل در حالت های مختلف انجام شده است. در این پژوهش، جهت شبیه سازی تزریق جبران کننده در دو فاز، از خاک ماسه ای رس دار که اطلاعات ژئوتکنیکی آن قبل و بعد از تزریق دوغاب موجود بود، استفاده شده است. هدف از شبیه سازی تزریق جبران کننده در این دو فاز، انتخاب بهترین موقعیت تزریق است که بیشترین بازده تزریق در کاهش نشست سطحی زمین را داشته باشد. شبیه سازی ها در فاز اول نشان می دهد که تزریق دوغاب پیش از حفر تونل تأثیر زیادی در کاهش نشست سطح زمین در اثر حفر تونل های سطحی دارد. به طوری که نشست سطح زمین در اثر تزریق در اطراف تونل به کمترین مقدار خود نزدیک به صفر می رسد. در فاز دوم در این پژوهش، تزریق جبران کننده پس از حفر تونل در سه حالت با شعاع گسترش دوغاب و عمق های متفاوت منطقه ی تزریق شده در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی در هر سه حالت این فاز نشان می دهد که با کاهش عمق منطقه ی تزریق و افزایش شدت تزریق، نشست سطح زمین کاهش می یابد.

یکی از مسائل اساسی در مهارهای زمینی، پیش بینی حداکثر کشش در مهارها می باشد و تاکنون به منظور پیش بینی حداکثر کشش مهار زمینی، روش های تجربی پیشنهاد شده است. این روش ها با در نظر گرفتن فرضیاتی به ساده سازی محاسبات اقدام نموده اند لیکن در پیش بینی حداکثر کشش مهار زمینی نتایج حاصل از دقت قابل قبولی در محاسبات برخوردار نمی باشد. از سوی دیگر پیشرفت های گسترده در ابداع رایانه های با قدرت محاسباتی بالا زمینه ساز استفاده از روش های مبتنی بر تکنیک های هوش محاسباتی شده است. کاربرد هوش محاسباتی در علم مهندسی مکانیک خاک در پژوهش های متعددی بررسی شده است. از جمله این روش ها می توان به الگوریتم بهینه سازی ذرات (pso) و درخصوص روش های یادگیری ماشین به ماشین بردار پشتیبان (svm) اشاره نمود. در این تحقیق با استفاده از ماشین بردار پشتیبان و به کمک الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات، حداکثر کشش مهار زمینی مدل سازی شده است. مدل سازی با استفاده از زبان برنامه نویسی matlab و توسط داده های استخراج شده از مقالات صورت گرفته است. داده های مذکور شامل قطر معادل مهار ، طول مدفون ، میانگین مقاومت نوک مخروط ، میانگین اصطکاک جداره در طول مدفون ، روش نصب و ظرفیت کششی مهارهای زمینی می باشد. در این تحقیق با مقایسه نتایج حاصل از مدل ها با مقادیر واقعی، کارایی مناسب مدل ها بررسی و در نهایت تعدادی از مدل ها به عنوان مدل بهینه انتخاب شده است. به منظور مقایسه نتایج مدل ها با روش های مرسوم از چهار روش سنتی و دو روش هوش مصنوعی استفاده شده است. بدین منظور با استفاده از یک تحلیل آماری، نتایج حاصل از مدل ها و روش های مورد اشاره بررسی شده است. نتایج بیانگر آن است که مدل های svm در پیش بینی حداکثر کشش مهار زمینی در محدوده داده هایی که برای گسترش مدل مورد استفاده قرار گرفته اند، با دقت بالاتری نسبت به روش های سنتی و روش هوش مصنوعی عمل نموده اند.

در طراحی پی ها یکی از مهمترین وظایف مهندس ژئوتکنیک تعیین نشست پی های سطحی می باشد. روش های تجربی قادر به ارائه پیش بینی های دقیق و قابل اعتماد برای پیش بینی نشست پی های سطحی در خاک غیرچسبنده نمی باشد. بنابراین روش های نوین آماری مبتنی بر کاربرد کامپیوتر، کاربرد و توسعه یافته است. در پاسخ به نیاز محققان علوم مختلف به ابزارهای قدرتمند مدل سازی داده ها ، پژوهشگران حوزه ی علوم هوش مصنوعی به ابداع و بهبود روش های یادگیری ماشین پرداختند. ماشین بردار پشتیبان ، یکی از روش های نسبتاً جدید یادگیری ماشین است که در دهه ی 90 میلادی توسط واپنیک و همکارانش ارائه شد. ماشین بردار پشتیبان svm با استفاده از روش رگرسیون مبتنی بر آنالیز حساسیت (جهت تعیین اهمیت پارامترها)، توجه محققین بسیاری را در دو دهه اخیر به خود مبذول داشته است. در این پژوهش از یک مجموعه داده شامل 189 نمونه استفاده گردیده ، هر نمونه در برگیرنده مشخصات هندسی پی ها شامل طول(l)، عرض پی(b) ، فشار موثر سربار(d_f) ، نتایج حاصل از آزمون نفوذ مخروط استاندارد(spt) ، و فشار ناشی از پی(q)، می باشد. در این پژوهش علاوه بر ارزیابی نتایج با نشست های واقعی به تعیین اهمیت پارامترهای نسبی در تعیین نشست ها بر پایه آنالیز حساسیت و مقایسه با سایر روش های تجربی در تعیین نشست خواهیم پرداخت.

همزمان با گسترش شهرها در تمامی نقاط دنیا از جمله ایران، وجود پروژه های عمرانی که در برگیرنده عملیات گودبرداری عمیق و نیمه عمیق می باشند، اجتناب ناپذیر است. با توجه به اینکه یکی از مسائل مهم در گودبرداری های درون شهری تاثیر متقابل گودبرداری و ساختمان های مجاور آن است، در عمل یک مدل کارآمد و با دقت معقول از سیستم گودبرداری-خاک-پی-سازه جهت تحلیل مجموعه مورد نیاز می باشد. بررسی رفتار این سیستم در برابر زلزله امری است که باید هنگام تحلیل و طراحی گودبرداری ها مدنظر قرار گیرد. از اینرو در پژوهش حاضر به تحلیل لرزه ای اندرکنش ساختمان بلند مجاور گود عمیق پرداخته شده است. روندی که در آن پاسخ خاک تحت تاثیر حرکت سازه و پاسخ سازه تحت تاثیر حرکت خاک قرار می گیرد، به اندرکنش خاک-سازه مشهور است. اهمیت این مسئله به ویژه برای سازه های حجیم و سنگین مثل نیروگاه های اتمی، سدها، سکوهای ساحلی، پل ها و سازه های بلند که بر روی خاک نرم بنا شده اند، بسیار برجسته می باشد. جهت تفسیر نتایج تحلیل عددی مسائل اندرکنش باید علاوه بر مدل اندرکنش خاک-سازه و مدل اندرکنش ساختمان-گودبرداری، مدل با تکیه گاه ثابت نیز بررسی گردد. بنابراین در این پژوهش 6 مدل مختلف تعریف شده است. مدلسازی دو بعدی به کمک روش تفاضلات محدود صورت گرفت و نتایج مربوط به سازه و خاک شامل قاب ساختمانی و مجموعه گودبرداری مانند برش پایه، نسبت تغییرمکان جانبی طبقات، لنگر خمشی تیرها، تغییرشکل دیواره گود، لنگر خمشی شمع، نیروی محوری مهاری ها، برآورد آسیب وارد بر ساختمان مجاور گودبرداری و سایر موارد بدست آمده اند. برای مدلسازی قاب ساختمانی در نرم افزار flac از عنصر تیر استفاده می شود. مقادیر حاصل از روابط تئوری تحلیل سازه ها و نرم افزار sap با نتایج نرم افزار flac در تحلیل تیرهای دو سر ساده و دو سر گیردار و همچنین قاب ساختمانی مطابقت بسیار مناسبی دارند، بنابراین می توان به روشنی بیان نمود که این نرم افزار کاملا امکان مدلسازی و تحلیل قاب های ساختمانی را دارا است. یکی از اساسی ترین مراحل در مدلسازی های عددی بحث صحت سنجی، راست آزمایی و مقایسه نتایج حاصل از مدل عددی با داده های میدانی می باشد. صحت سنجی نتایج مدل عددی براساس داده های انحراف سنج نصب شده بر روی ستون ساختمان مجاور گودبرداری و همچنین نیروسنج های قرار گرفته در محل مهاری های دیواره گود انجام شده است.

امروزه به منظور صرفه جویی در زمینه ی اقتصادی و مصرف کمتر مصالحی همچون فولاد و بتن در سازه ها، تمایل به استفاده از پی های حلقوی نسبت به پی های دایره ای افزایش یافته است. به دلیل استفاده از پی های حلقوی در سازه های بااهمیت بالا و راهبُردی مانند مخازن نفت، مخازن آب، سیلوهای گندم و سایر موارد و با توجه به مطالعات محدود صورت گرفته در این زمینه، هدف از انجام این پژوهش مطالعه ی دقیق تر بر روی رفتار این نوع از پی ها می باشد. از آنجایی که در مطالعات قبلی انجام گرفته در این زمینه تنها به بررسی عواملی همچون نسبت قطر داخلی به خارجی پی به ازای قطر خارجی متغیر، زبری کف پی، ضخامت لایه ی خاک و مقدار آب موجود در خاک پرداخته شده است؛ لذا در این پژوهش، ظرفیت باربری نهایی و میزان نشست برای تعداد نسبتاً زیادی از پی های حلقوی و با تغییر پارامترهای مختلفی همچون نسبت قطر داخلی به خارجی به ازای قطر خارجی ثابت، اندازه ی قطر خارجی، عمق مدفون پی، قطر مخزن خاک و نوع شکل هندسی پی حاصل شده است.

به خاک هایی که بر اثر افزایش رطوبت (با یا بدون بار اضافی) کاهش حجم زیادی متحمل می شوند، خاک های رمبنده می گویند. این خاک ها دارای حساسیت بالا، پیوند ضعیف بین ذرات، وزن مخصوص کم یا نسبت تخلخل بالا هستند که باعث رمبندگی در آن ها می شود. در این پژوهش، قابلیت رمبندگی خاک های شرق شهر بیرجند (محدوده بین بلوارهای امام رضا (ع)، شهید صیاد شیرازی و شهید ناصری) در اثر افزایش رطوبت بررسی شده است. برای این کار، ابتدا گزارش مطالعات ژئوتکنیکی پروژه های محلی مورد بررسی قرار گرفت. سپس برای بررسی صحت داده های موجود و جبران کاستی ها، مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی انجام شد. در این مطالعات، پنج نمونه سطحی و یک نمونه از عمق چهارمتری سطح زمین به روش بلوک دست نخورده اخذ گردید و بر روی آن ها آزمایش های دانه بندی و هیدرومتری، حدود اتربرگ، چگالی ذرات، درصد رطوبت اولیه و وزن مخصوص خشک، تحکیم منفرد و تحکیم مضاعف انجام شد. برای تعیین قابلیت رمبندگی خاک ها در منطقه مورد مطالعه بر اساس نتایج حاصل از مطالعات ژئوتکنیک، معیارهای کیفی و روابط موجود عملکرد مناسبی نداشتند. بنابراین بر مبنای 350 نمونه گردآوری شده از مقالات مختلف، رابطه جدیدی برای تخمین قابلیت رمبندگی با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه به دست آمد که عملکرد نسبتاً خوبی در تعیین قابلیت رمبندگی داشت. با استفاده از این رابطه و بر مبنای نتایج حاصل از مطالعات ژئوتکنیک، درجه رمبندگی در منطقه موردمطالعه در حد متوسط به پایین تعیین شد.

موضوع خاک های مسئله دار ، به ویژه خاک های متورم شونده از نخستین مسائل مطرح شده در مهندسی ژئوتکنیک می باشد،که مشکلاتی نظیر نشست و تورم را برای سازه های احداث شده بر روی آن ها ایجاد می کند. این مشکل در ناحیه جنوب غربی شهر مشهد به دلیل وجود خاک های گچی مشاهده شده است. افزودن آهک و متراکم نمودن از قدیمی ترین روش ها جهت بهسازی این خاک ها می باشد ، که البته منجر به تورم خاک با گذشت زمان می شود. روش دقیق شناسائی خاک های متورم شونده بر مبنای آزمایشهای آزمایشگاهی استوار است. در تحقیق حاضر با انجام آزمون هایی بر روی نمونه های اخذ شده از همین ناحیه به بررسی تورم و بهسازی آن با امولسیون قیر پرداخته شده است و اثر درصدهای مختلف امولسیون قیر بر خاک با درصدهای گچ متفاوت بررسی شده است. در این راستا 10 نمونه از محل گمانه های مختلف واقع در ضلع جنوبی بلوار پیروزی شهر مشهد گرفته شد. نتایج آزمایش ها بر روی این نمونه ها نشان می دهد در صد گچ نمونه ها بین 27/0 تا 2/9 متغیر است. نمونه ها بافت ریزدانه داشته و چگالی ذرات آن بین54/2 تا 67/2 می باشد. وزن مخصوص طبیعی نمونه ها از 54/1 تا 85/1گرم بر سانتی متر مکعب متفاوت است. میزان تورم نمونه ها در زمان های مختلف اندازه گیری شده است. آزمایش های مشابهی بر روی همین نمونه ها با افزودن امولسیون قیر بین 2 تا 8 درصد صورت پذیرفت. نتایج آزمایش ها نشان می دهد با افزایش درصد گچ و سولفات سدیم و تراکم ، به ترتیب رطوبت طبیعی ، دامنه خمیری و تورم افزایش می یابد. افزایش درصد گچ تورم آزاد را افزایش می دهد این مقدار بین 2/7 تا 6/19% برای نمونه های حاوی 3/1 تا 2/9% گچ متغیر است. خشک کردن نمونه ها اثر چندانی بر کاهش تورم نشان نمی دهد. مقدار تورم با افزایش امولسیون قیر به خاک کاهش چشمگیری می یابد و مقدار بهینه امولسیون قیر مورد آزمایش 6% می باشد. این در حالیست که مقدار فشار تورم در نمونه حاوی امولسیون قیر در مقایسه با نمونه بدون امولسیون قیر کاهش محسوسی دارد.

ظرفیت بابری فاکتوری مهم برای طراحی سدها، پل ها، جاده ها و سایر سازه های مهندسی است، مخصوصا وقتی پی آنها بر روی توده سنگهای عظیم قرار دارد. باتوجه به اینکه آزمونهای برجا پرهزینه و پرزحمت هستند، روشهای دیگری توسط محققین مختلف برای تخمین ظرفیت باربری تاکنون ارائه شده است، ولی همچنان نیاز به توسعه مدلهای پیش بینی قدرتمندتر و دقیقتر ملموس است. اخیرا گرایش بسمت مدلسازی با استفاده از ابزارهای کامپیوتری افزایش یافته است. هدف این تحقیق ارائه مدلی غیرخطی برای پیش بینی ظرفیت باربری پیهای سطحی واقع بر توده سنگهای درزه دار، بکمک یکی از زیرشاخه های الگوریتم های تکاملی بنام برنامه نویسی ژنتیک خطی (lgp)، می باشد. مجموعه ای از داده های جامع و قابل اعتماد که در متون علمی معتبر منتشر شده، شامل نتایج 102 مورد مطالعاتی بدست آمده از آزمونهای مختلف بارگذاری بر روی سنگ، برای توسعه مدل استفاده شده است. پارامترهای مختلف تاثیرگذار بر ظرفیت باربری در مدلسازی در نظر گرفته شده و تحلیلهای مختلف جهت بررسی صحت مدل انجام و با مطالعات محققین دیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مدل بدست آمده عملکرد بسیار خوبی دارد و ظرفیت باربری را بهتر از معادلات سنتی پیش بینی می کند.

در ساختمان های با تعداد طبقات زیاد، با توجه به وجود بارهای سنگین در فونداسیون و نشست زیادی که انتظار می رود، معمولا از ترکیب پی گسترده و شمع استفاده می شود. روش های تحلیل سامانه های پی-شمع به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند؛ روش های محاسباتی ساده شده، روش های رایانه ای تقریبی و روش های رایانه ای دقیق. در این مطالعه ابتدا خلاصه ای از هریک از این روش ها ارائه و به بیان قابلیت های آن ها پرداخته شد. سپس دو مثال موردی توسط روش های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد روش های تحلیلی نسبت به روش های عددی مقدار کمتری برای ظرفیت باربری سامانه ی پی-شمع ارائه می دهند. همچنین با توجه به نتایج می توان گفت که توافق خوبی بین سهم باربری شمع ها و نشست نتیجه شده توسط روش های محاسباتی ساده شده و روش های رایانه ای تقریبی وجود دارد. در نهایت به منظور طراحی بهینه به بررسی اثر برخی از پارامترهای پی-شمع بر روی عملکرد آن ها پرداخته شد.

در این پایان نامه مسئله اندرکنش بین خاک و لوله فایبر گلاس مدفون بررسی می شود . اندر کنش خاک سازه از مسائل مهم مهندسی می باشد .

برای ساخت زیرزمین های ساختمانی، ایستگاه های مترو و غیره از چند تا چندین متر گودبرداری ممکن است احتیاج باشد. به منظور جلوگیری از ریزش خاک با هدف حفظ جان و مال افراد داخل و خارج گود، فشار جانبی خاک که از وزن خود خاک و سربارهای احتمالی کنار گود است به وسیله سازه های نگهبان مهار می شود. به علت اقتصادی بودن، اجرای ساده آن، عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و تخصص بالا در اجرای آن، سازه نگهبان خرپایی یکی از متداول ترین روش های محافظت در مناطق شهری تبدیل شده است. از مهم ترین مسائل در هر گودبرداری، نشست القایی حاصل از آن در زمین مجاور و تأثیر آن بر سازه مجاور است. در این پژوهش با استفاده از روش عددی اجزای محدود و مدل رفتاری مور-کولمب در خاک های دانه ای با شرایط کرنش مستوی با ایجاد یک پایگاه داده، به بررسی آن پرداخته شد. با توجه به قابلیت ساخت مرحله ای، در این پژوهش از نرم افزار دوبعدی اجزای محدود plaxis به عنوان ابزار انجام محاسبات عددی و شبیه سازی گودبرداری بهره گرفته شده است. در این پژوهش به بسط روش مناسبی برای تخمین نشست القایی با استفاده از این نرم افزار پرداخته شده است. سپس با ارائه نتایج حاصل از آن و مقایسه این نتایج با روش تخمین peck به معرفی پوش های نشست القایی برای عمق های مختلف با توجه به این که نوع شکل پروفیل نشست آن مقعر یا سهموی بوده پرداخته شده است. این پوش ها با پوش های پژوهشگران دیگر مقایسه شده است. سپس به بررسی رابطه نشست بیشینه القایی در سطح زمین و خیز جانبی بیشینه عضو قائم خرپا پرداخته می شود و در ادامه رابطه مولفه ی سطح طره ای و مولفه سطح حرکت به سمت داخل در عمق با شکل پروفیل نشست بررسی می شود. در انتهای این پایان نامه پیشنهادهایی برای ادامه پژوهش در این زمینه ارائه داده شده است.

موضوع اصلی این پایان نامه مدلسازی و مطالعه دیوار حائل شمع درجا که یکی از انواع روشهای پایدار سازی گود می باشد بوده است. خاک مورد استفاده ماسه فیروزکوه و تکنیک مورد استفاده مدلسازی کوچک مقیاس فیزیکی بوده است. موارد بررسی شده عبارتند از: 1. مقایسه رفتار دیوار در حالت پای گیردار (بستر سخت) و پای آزاد (بستر نرم) 2. بررسی اثر طول به قطر شمع l/d)) و فاصله بین شمع ها بر رفتار دیوار 3. محاسبه بازگشتی طول موثر (طول آزاد واقعی) شمع در دو حالت پای گیردار و پای آزاد 4. یافتن عمق مدفون بحرانی دیوار طره شمعی در خاک ماسه ای 5. یافتن عمق بدون بعد دوران دیوار با استفاده از روش حداقل سازی نسبت لنگر 6. ارائه نمودار جهت تعیین ضریب اطمینان بر اساس روش حداقل سازی نسبت لنگر و صحت سنجی این روش با مقایسه با نتایج حاصله از مدلسازی فیزیکی

در این پژوهش، تحلیل شالوده سطحی یک توربین بادی 100 کیلوواتی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، شالوده هایی با سطح مقطع مربعی و ابعاد گوناگون در حالت های مختلف بارگذاری ناشی از بار باد مدل سازی شده اند تا ابعاد مناسب شالوده در هر یک از این حالت ها و به طور کلی معرفی گردد. با توجه به وجود نیرو و لنگر در هر سه راستای مختصاتی، نیاز به مدل سازی سه بعدی اجتناب ناپذیر به نظر می رسید؛ از همین رو نرم افزار flac3d برای شبیه سازی شالوده و خاک زیر آن مورد استفاده قرار گرفت.

با گسترش روز افزون سازه های بلند و نیاز به تقویت مناسب این سازه ها، مدت زمان تحلیل در کنار دقت نتایج، اهمیت یافته است. به منظور ساده سازی مسائل که به دنبال آن مدت زمان تحلیل و نیاز به سیستم های کامپیوتری کاهش می یابد، روش های همگن سازی ارائه و گسترش یافتند. این روشها با توجه به مقدار سادهسازی و فرضیات تحلیل، دارای درصد خطاهای متفاوتی هستند. در این رساله به گسترش روش همگن سازی که به ارائه روابط جدیدی انجامید، پرداخته شده است. در بخش اصلی بررسیهای صورت گرفته در این پایان نامه، عملکرد رابطه ی جدید ارائه شده توسط نرمافزارهای اجزای محدود و به صورت بررسی موردی بر روی یک پروژه واقعی، مورد تایید قرار گرفته است. در بخش دیگری از بررسیها، به تعیین توزیع سختی فنرهای پی الاستیک وینکلر پرداخته شده است. در بخش دیگری از رساله به بررسی روابط گروه ریزشمع موجود در آیین نامه وزارت راه آمریکا (fhwa) که متداولترین مرجع ریزشمعها است، پرداخته شده است. نتایج حکایت از عدم تطابق مناسب این روابط ( از لحاظ منحنی بار-نشست) با نتایج حاصل از تحلیل با نرمافزار به روش عددی دارد. در ادامه روابط گروه شمع به منظور تخمین نشست گروه ریزشمع مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حکایت از تطابق بهتر این روابط با نتایج به روش عددی دارد. در بخش انتهایی رساله به بررسی روابط تخمین ظرفیت باربری و نشست شمع های متداول بتنی به منظور ارزیابی قابلیت استفاده آن ها برای ریزشمع های تک، پرداخته شده است. این بررسی به علت عدم وجود چنین روابطی برای ریزشمع تک بود و نتایج حکایت از انطباق بسیار خوب این روابط با نتایج تحلیل ریزشمع ها توسط نرم افزارهای عددی دارد.

مشاهده شده است که به‎علت احداث ساختمان‎های جدید، ساختمان‎های واقع در همسایگی و مجاورت آن دچار نشست شده اند. سالیانه ساختمان‎های زیادی پس از احداث بنای جدید در همسایگی آنها، دچار ترک خوردگی و آسیب می‎شوند. محدودیت‎های آیین‎نامه‎ای خاصی برای توجه به اثر سازه جدید بر نشست ساختمان‎های مجاور وضع نشده است، اما سازندگان و مهندسان زیادی درگیر شکایات انجام شده از سوی همسایگان به دلیل نشست ساختمان پس از احداث بنای جدید هستند. بنابراین لازم است تا میزان نشستهای القایی ارزیابی شده و با اجرای راهکارهای عملی، از انتقال شدید تنش‎های جدید به زیر پی‎های قدیمی کاسته شود تا از ترک خوردگی و آسیب‎های سازه‎ای ناشی از آن جلوگیری گردد بخصوص که ترمیم ساختمان‎های آسیب دیده علاوه بر هزینه بالا و مشکلات اجرایی، به لحاظ روانی و اجتماعی نیز چندان مطلوب نیست.در این پایان نامه شبیه سازی عددی این مساله با نرم افزار المان محدود plaxis 3d foundation پرداخته شده است. ابتدا جزئیات شبیه سازی عددی تشریح گردیده و بر اساس آن مساله ای که در برگیرنده حالت متداول در سطح شهر مشهد باشد مدل سازی شده است. با استفاده از مدل ساخته شده، اثراتی نظیر رفتار خاک، مشخصات خاک، تعداد طبقات سازه موجود، تعداد طبقات سازه های مجاور و راهکار استفاده از شمع ارزیابی شده است. نتایج نشان دهنده تاثیر سازه های متداول بر روی سازه همسایه می باشد و حالت بهینه شمع گذاری برای کاهش نشست ها را بدست می دهد.

یکی از عوامل موفقیت در روش های مختلف تونل زنی، داشتن درک جامعی از جابه جایی های ناشی از آنها و تأثیرشان بر ساختمان های مجاور است. از عوامل موثر بر این جابه جایی ها، می توان به مشخصات فیزیکی محیط حفاری اشاره کرد. یکی از این مشخصات، بافت (چیدمان و زاویه قرارگیری) ذرات در محیط دانه ای است.

خاک های گچ دار اغلب در رژیم رطوبتی خشک (aridic moisture regime) که منابعی برای سولفات کلسیم وجود دارد یافت می شوند. در مورد گسترش زمین های گچی در ایران نیز آمار متفاوتی وجود دارد. لذا لزوم اجرای طرح های مطالعاتی برای به نقشه درآوردن، گسترش، درصد، عمق لایه و اشکال مختلف بلورهای آن و تحقیق در مورد اثرات آنها در کشاورزی، فرسایش خاک ها و تأسیسات زیربنایی عمران کشور کاملاً محسوس می باشد. محدوده مورد مطالعه در قسمت جنوب غربی شهر مشهد، واقع در اراضی زکریا در انتهای شهرک طالقانی در ارتفاع متوسط 1100 متری قرار گرفته است. این خاک ها به صورت عدسی های لنز مانند و تراست های پراکنده حضور دارد. تا کنون منشا شناخته شده ای برای این کانی ارائه نشده است و این سئوال همواره مطرح است که این گچ ها از کجا به خاک وارد گشته اند. به منظور بررسی منشأ گچ در این خاک ها پس از تحقیقات محلی و مرور تحقیقات موجود دراین زمینه در ایران و سایر نقاط جهان، از نقاط مختلف منطقه نمونه برداری صورت گرفت و جهت تعیین منشأ گچ، آزمایشات شیمی بر روی نمونه های خاک و آب زیرزمینی منطقه صورت گرفت انجام گردید. پدیده تورم و نشست معمولا در خاک های گچی مشاهده می شود. در این مطالعه خواص تورمی خاک گچی این منطقه، شامل درصد گچ، میزان تورم، وزن مخصوص خشک و اثر درصد گچ بر میزان نشست و بررسی شده است. همچنین آزمایشات لازم جهت تعیین پارامترهای مقاومتی آنها انجام گردیده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که خاک های این منطقه دارای وزن مخصوص کمی بوده و تا حد زیادی پوک می باشند. بر اثر اعمال بار نشست زیادی دارند. همچنین پتانسیل تورم این خاک ها بر اثر جذب آب و متراکم شدن افزایش می یابد. افزودن ماسه جهت بهسازی این خاک ها باعث کاهش خاصیت خمیری و افزایش اصطکاک داخلی می شود.