در هسته رسی سدهای خاکی، با افزایش ارتفاع سد فشار آب حفره¬ای در خلال سـاخت افزایش پیدا می¬کند. اگرچه خاک قبل از تراکم غیر اشباع می¬باشد اما به دلیل تراکم خاک و افزایش فشار سربار ناشی از خاکریزی بر لایه¬های زیرین، درصد اشباع خاک افزایش پیدا می¬کند. میزان رطوبت خاکریز، نفوذپذیری هسته، سرعت اجرای لایه¬های خاکریز و شرایط زهکشی از عوامل تاثیرگذار بر فشار آب حفره ای می¬باشند. عامل بسیار مهم دیگری که در توزیع فشار آب حفره¬ای در خاکریز تاثیرگذار است، مدول بالک سیال درون حفرات می¬باشد. مدول بالک سیال درون حفرات وابسته به درصد اشباع مصالح می¬باشد، اما در تخمین فشار آب حفره¬ای جهت ساده¬سازی محاسبات، معمولا ثابت در نظر گرفته می¬شود. با توجه به تاثیر قابل ملاحظه این پارامتر بر نتایج فشار آب حفره¬ای، در این تحقیق برنامه¬ای جهت تعیین دقیق مدول بالک سیال درون حفرات با توجه به تغییرات درصد اشباع نوشته شده و فشار آب حفره¬ای با توجه به مدول بالک سیال درون حفرات تصحیح شده در هر لحظه، اندازه¬گیری می¬شود. تاثیرات افزایش تعداد المان¬ها در هنگام مدلسازی و اعمال تدریجی بار بر خاکریز بر توزیع فشار آب حفره¬ای درون هسته نیز، در این تحقیق مورد بررسی قرار می¬گیرد. با استفاده از برنامه نوشته شده برای مدول بالک سیال درون حفرات که به موازات برنامه flac کار می¬کند، یک سد فرضی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج فشار آب حفره¬ای با توجه به مدول بالک متغیر و ثابت در خاکریز و نشست¬های خاکریز در هنگام ســاخت سد و با گذشت زمان طولانی از ساخت مورد بحث و بررسی قرار می¬گیرد. نتایج نشان می¬دهد با استفاده از مدول بالک متغیر، که وابسته به درصد اشباع مصالح است، فشار آب کمتری در خاکریز به وجود آمده و در طولانی مدت نشست کمتری در تاج سد به دست می-آید. در مرحله بعد با استفاده از مدل cam clay در هسته رسی و مدول بالک متغیر در آنالیز برگشتی، سد گلابر مورد بررسی قرار می¬گیرد و با توجه به درصد اشباع مصالح و مدول بالک وابسته به آن و تطبیق نتایج آنالیز برگشتی با نتایج ابزارهای نصب شده در سد، پارامترهای مصالح سد گلابر به دست می¬آید.

یکی از مهمترین مسائلی که در طراحی سدهای بتنی وزنی و انتخاب ساختگاه آن ها نقش دارد، تکیه گاه سد می باشد. در غالب موارد، پی سدهای وزنی را توده سنگ هایی تشکیل می دهند که حاوی ناپیوستگی می باشند. وجود ناپیوستگی در توده سنگ و تأثیرات مهم خصوصیات آن ها همچون میزان بازشدگی، زبری، سختی، شیب، فاصله داری، موقعیت هندسی درزه ها نسبت به بدنه سد و ... باعث پیچیده شدن شناخت رفتار توده سنگ می شود. به علاوه اندرکنش هیدرومکانیکی توده سنگ درزه دار در پی سدها به پیچیدگی موضوع افزوده است. به خصوص در مورد سدهای وزنی که فشار بالابرنده در زیر سد یکی از مهمترین شاخصه های طراحی و پایداری سد به حساب آمده و به طور کلی وابسته به توده سنگ پی می باشد. بنابراین نادیده گرفتن نقش ناپیوستگی ها در طراحی سدها ممکن است باعث در نظر گرفتن نیروهای غیرواقعی وارد بر سد و پی شده و مشکلات جدی برای پایداری و کارایی سد ایجاد کند. از جمله مشکلاتی که در صورت کوچک شمردن این موضوع پایداری سدهای وزنی را به خطر می اندازد وقوع ترک کششی در بالادست و به طور عمده در پاشنه سد می باشد که با توجه به اثر نامطلوب این پدیده در افزایش نیروی بالابرنده و کاهش ضرایب اطمینان باید حتی الامکان از وقوع آن جلوگیری نمود. در این تحقیق با استفاده از روش المان مجزا و نرم افزار udec توده سنگ پی به صورت محیطی ناپیوسته با دسته درزه های منظم مدل شده و تأثیر هندسه و مشخصات درزه ها (با لحاظ کردن رفتار هیدرومکانیکی توده سنگ)، بر پایداری سدهای بتنی وزنی و تراوش در توده سنگ پی مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر پرده تزریق و زهکش بر کارایی سد و پایداری آن نیز ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که تعداد، شیب و مشخصات درزه ها از عوامل بسیار موثر در انواع پایداری سدهای وزنی می باشند؛ به علاوه با استفاده مناسب از پرده تزریق و زهکش می توان عملکردی ایمن تر و بهینه تر از سد حاصل نمود. در پایان نیز مدلی دو بعدی از سد مالپاسه که یکی از سدهای قوسی تخریب شده در اثر فرآیند ناپایداری تکیه گاه می باشد مورد تحلیل قرار گرفت و نحوه تخریب سد در آن مدلسازی شد.

چکیده با افزایش جمعیت و نیاز روز افزون به تأمین آب و تولید انرژی الکتریکی، احداث سدهای مخزنی و برقابی ضرورت بیشتری پیدا کرده است. بخش عمده ای از بدنه سدهای خاکی را پوسته های طرفین این نوع سدها تشکیل می دهد و لذا هزینه های قابل توجهی از این طرحها را تأمین مصالح پوسته دربر می گیرد. از جمله آزمایشاتی که معمولاً برای ارزیابی خصوصیات مصالح پوسته انجام می شود آزمایش ساندنس یا تعیین میزان افت وزنی مصالح تحت اثر سولفات سدیم یا منیزیم و آزمایش و برش مستقیم است. یکی از خصوصیات لازم برای مصالح سنگدانه های بتن و یا مصالح فیلتر و زهکش سدهای خاکی مقاومت کافی این مصالح در آزمایش ساندنس می باشد. به دلیل تکرارپذیری بسیار پایین و زمان بر بودن این آزمایش، نیاز به آزمایشات جایگزینی می باشد. در پژوهش حاضر،با اخذ پنج نمونه از منابع قرضه پوسته سدهای خاکی استان زنجان، به بررسی ارتباط بین آزمایش سولفات منیزیم ساندنس وآزمایش میکرودیوال و آزمایش برش مستقیم و خصوصیات مکانیکی مصالح خاک (از جمله توده ویژه و وزن مخصوص خشک )پرداخته شده است. همچنین یک روش نوین از آزمایش میکرودیوال تحت عنوان آزمایش میکرودیوال پیشنهادی، ارائه گردیده وسعی شده است با استفاده از نتایج آزمایش میکرو دیوال و میکرو دیوال پیشنهادی جهت جایگزینی با آزمایش سولفات منیزیم ساندنس روابطی ارائه گردد. به این صورت که، بعد از اتمام آزمایشات، میزان ارتباط آزمایش های سولفات منیزیم ساندنس، میکرودیوال و میکرودیوال پیشنهادی و برش مستقیم در حالت های خشک و اشباع نسبت به هم با استفاده از نرم افزار spss براساس بالاترین همبستگی و بیشترین معناداری مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت مقایسه ای بین آزمایش های انجام شده و کارهای دیگران صورت گرفته است. کلمات کلیدی: میکرودیوال، سولفات منیزیم ساندنس، حالت اشباع، آزمایش دوام، مصالح درشت دانه

در دهه های اخیر استفاده از دیوارهای آب بند بتن پلاستیکی جهت آب بندی پی در سدها گسترش یافته است. بتن پلاستیک در مقایسه با بتن معمولی دارای نسبت آب به سیمان بسیار بالاتر و مقاومت فشاری بسیار پایین تر می باشد. علاوه بر مقاومت فشاری مناسب، می بایست شکل پذیری این نوع بتن نیز برای طراحی مدنظر قرار بگیرد، به عبارت دیگر طرح اختلاط این بتن باید به گونه ای باشد تا شکل پذیری این بتن با خاک اطراف آن منطبق باشد. به همین دلیل تعیین طرح اختلاط این بتن بسیار مشکل می باشد. در این پایان نامه در ابتدا ویژگی های مقاومتی وشکل پذیری بتن پلاستیک با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی مورد بررسی قرار گرفته، که برای مدلسازی این شبکه ها از نرم افزار matlab و آمار مربوط به طرح اختلاط های بتن پلاستیک سد گتوند و دویرج استفاده شده و در نهایت از دو شبکه عصبی چند لایه با اتصال پیشرو و قانون یادگیری پس انتشارخطا با یک لایه پنهان استفاده شده است. پارامترهای ورودی در این شبکه ها مقدار و نوع سیمان، مقادیر شن، ماسه، آب، بنتونیت، سن نمونه، نوع کلاهک روی نمونه ها، محل آزمایش و پارامترهای خروجی شامل مقاومت فشاری، اسلامپ و مدول الاستیک می باشد. بوسیله حساسیت سنجی، تأثیر پارامترهای کمّی ورودی بر روی پارامترهای خروجی با متغیربودن یک پارامتر و ثابت نگه داشتن سایر پارامترها بررسی شده و مشاهده گردید که در مدلهای تهیه شده علاوه بر شبیه سازی مناسب رفتار مکانیکی بتن پلاستیک، از اصول و قواعد مصالح ژئوتکنیک نیز تبعیت می کنند. در ادامه برای اینکه طرح اختلاط بتن پلاستیک از لحاظ اقتصادی نیز مناسب باشد مجدداً با استفاده از یک شبکه عصبی چند لایه با اتصال پیشرو و قانون یادگیری پس انتشارخطا با دو لایه پنهان مدلسازی صورت گرفت که معماری شبکه عکس حالت قبل بود به طوری که پارامترهای ورودی در این شبکه مقاومت فشاری، مدول الاستیک، نوع سیمان، سن نمونه، اسلامپ، نوع کلاهک روی نمونه ها، محل آزمایش، هزینه هر طرح اختلاط و پارامترهای خروجی شامل مقادیر سیمان، شن، ماسه، آب و بنتونیت (طرح اختلاط بتن) می باشد. در نهایت با تخصیص قیمت و میزان مقاومت و شکل پذیری لازم به شبکه عصبی نهایی می توان طرح اختلاط مطلوب را بدست آورد. کلمات کلیدی: شبکه عصبی مصنوعی، بتن پلاستیک، دیوار آب بند، مقاومت فشاری، مدول الاستیک، طرح اختلاط.

از آنجایی که ایران در اقلیم نیمه خشک قرار دارد احداث سد برای مهار آب های سطحی امری ضروری است و بدلیل وجود شرایط آب وهوائی مختلف در پاره ای از موارد ساخت سدهای با هسته رسی با مشکل مواجه می شود. از طرفی نتایج تحلیل های انجام گرفته توسط محققین نشان می دهد که سدهای سنگریزه ای با هسته بتن آسفالتی از لحاظ اقتصادی بسیار مناسب هستند. اما تجربه کمی از پاسخ اینگونه سدها در برابر زلزله وجود دارد که در کشوری مانند ایران این مسئله بسیار حیاتی است. تمامی این موارد باعث می شود تا محققین رفتار اینگونه سدها را در برابر بارهای دینامیکی مورد بررسی قرار دهند. نتایج تحقیقات پیشین نشان می داد که به دلیل تراکم نامناسب مصالح سنگریزه ای پوسته، نشست های نسبتاً زیادی در حین زلزله در پوسته سد های سنگریزه ای به وجود می آید و این در حالی است که با تراکم بسیار مناسب هسته آسفالتی، در محل تماس هسته و فیلترهای جانبی امکان بروز پدیده لغزش و جدایش وجود دارد. با افزایش ارتفاع سد و افزایش سطح زلزله ممکن است اختلاف این نشست ها بسیار فاحش شده و موجب سرریز شدن آب مخزن و ناپایداری سد شود. از جمله انواع نشست های محتمل در سدهای سنگریزه ای علاوه بر نشست حاصل از ناپایداری های برشی و احیاناً بحث روانگرایی می توان به نشست حاصل از تراکم مصالح نیز اشاره کرد. موضوع اصلی این تحقیق بررسی اثر متراکم شدن(densification) پوسته در پایداری لرزه ای این سدها می باشد. جهت بررسی عددی این پدیده، یک مدل عددی سدی به ارتفاع 115 متر شبیه سازی شده است. ابتدا تحلیل مرحله پایان ساخت مدل بصورت لایه لایه انجام گرفته و در ادامه تنش های حاصل از این مرحله بعنوان تنش های اولیه مرحله آبگیری اعمال می شود. پس از انجام آبگیری، تنش های حاصل از این مرحله بعنوان تنش-های اولیه آنالیز دینامیکی اعمال می گردد. در مصالح سنگریزه ای و ماسه ای از مدل غیر خطی finn جهت مدل سازی تغییرات حجمی مصالح در هنگام زلزله استفاده شده است و مدل رفتاری هسته سد، مدل موهر- کولمب اصلاح شده می باشد. برای بررسی رفتار لغزش و جدایش احتمالی بین هسته و نواحی انتقالی اطراف از المان های تماسی استفاده می شود. در ادامه برای بررسی تغییر در برخی از پارامترهای مورد استفاده در مدل، تحلیل های حساسیت نسبت به موارد متعددی از جمله تغییر زاویه اصطکاک مصالح پوسته، تغییر تراز بارگذاری دینامیکی، تغییرات دمایی هسته و ... انجام گرفته است. در کل می توان گفت که با افزایش تراکم پوسته در این سد ها، پایداری لرزه ای آنها افزایش می یابد و در ترازهای لرزه ای ضعیف تا متوسط هیچ گونه ترکی در المان آب بند آنها بوجود نمی آید. ولی در زلزله-های شدید امکان ترک خوردگی هسته وجود دارد ولی در سدهای بنا شده بر سنگ مستحکم، تراز این ترک ها در ارتفاعی می باشد که بالای سطح آب مخزن بوده ونمی تواند پایداری کلی سد را به خطر بیندازد.

معمولاً تفسیر نتایج رفتار سنجی و نیز انجام تحلیل برگشتی با یک مدل عددی مبتنی بر روش های اجزاء محدود یا اختلاف های محدود انجام می گیرد. مدل سازی عددی می تواند در طراحی حفاری های زیر زمینی و برای بررسی مشکلات متنوعی که در تونل های زیر زمینی مطرح است به کار رود. در بیشترموارد رفتار توده خاک ارتجاعی خطی- خمیری کامل مطابق با معیار گسیختگی موهر- کولمب منظور می شود. اما این مدل در عین سادگی کاربرد، در ارزیابی میدان تغییر مکان ها از قابلیت کافی برخوردار نبوده و عموماً نشست سطحی تر و وسیع تری نسبت به مقدار بدست آمده از نتایج رفتارنگاری نشان مــی دهد. بنابراین استفاده از مدل های رفتاری تعدیل شده برای طراحی سازه های زیر زمینی ضروری است. اجرای تونل در زمین های نرم باعث تغییر در تعادل اولیه توده خاک و تغییر میدان تنش_تغییرشکل در توده خاک میزبان گردیده و محیط اطراف محل بازشدگی دچار تغییر شکل می شود. روند حفاری تونل، با ثابت بودن شرایط ژئوتکنیکی، میدان تنش های محیط را در جبهه کار به یک وضعیت کاملاً سه بعدی تغییر می دهد، ولی هرچه از جبهه کار دور شویم، با شرط همگن و همسان بودن مصالح میدان تنش تدریجاً به حالت دو بعدی باز می گردد. به منظور بهره بردن توأم از سهولت نسبی مدل های دو بعدی نسبت به مدل های سه بعدی و برای واقع بینانه کردن مدل های دوبعدی، روش های مختلفی پیشنهاد شده تا به نحوی بتوان در این مدل ها اثر آزادشدگی تنش در نتیجه پیشرفت جبهه کار را منظور کرد. در کلیه روش های ارائه شده، سعی بر آن است که قبل از فعال کردن پوشش در مدل محاسباتی به نحوی آزادشدگی تنش (کاهش محصور شدگی) که در یک محیط واقعی به وقوع می پیوندد مدل سازی گردد. یکی از رایج ترین روش ها در تخمین تنش های وارده بر پوشش تونل روش همگرایی و همجواری است. در این پایان نامه ابتدا اثر مدل رفتاری و پارامترهای آن در مقدار ضریب کاهش محصور شدگی و نیز اثر ضریب کاهش محصور شدگی در باز توزیع تنش ها در نگهدارنده ها و نشست ها در سطح زمین و اطراف تونل بررسی شده است. سپس مراحل حفاری و ساخت قسمت فوقانی تونل مترو خط 3 تهران با استفاده از سه مدل رفتاری موهر کولمب، سخت شونده و خاک نرم و به کمک نرم افزار عددی بر مبنای اجزاء محدود plaxis7.2 مدلسازی و بررسی شده است . با توجه به نتایج بدست آمده از تحلیل های عادی و برگشتی صورت گرفته مدل رفتاری مناسب جهت ارزیابی میدان تنش و کرنش در توده خاک معرفی گردیده است.

معمولاً تفسیر نتایج رفتار سنجی و نیز انجام تحلیل برگشتی با یک مدل عددی مبتنی بر روش های اجزاء محدود یا اختلاف های محدود انجام می گیرد. مدل سازی عددی می تواند در طراحی حفاری های زیر زمینی و برای بررسی مشکلات متنوعی که در تونل های زیر زمینی مطرح است به کار رود. در بیشترموارد رفتار توده خاک ارتجاعی خطی- خمیری کامل مطابق با معیار گسیختگی موهر- کولمب منظور می شود. اما این مدل در عین سادگی کاربرد، در ارزیابی میدان تغییر مکان ها از قابلیت کافی برخوردار نبوده و عموماً نشست سطحی تر و وسیع تری نسبت به مقدار بدست آمده از نتایج رفتارنگاری نشان مــی دهد. بنابراین استفاده از مدل های رفتاری تعدیل شده برای طراحی سازه های زیر زمینی ضروری است. اجرای تونل در زمین های نرم باعث تغییر در تعادل اولیه توده خاک و تغییر میدان تنش_تغییرشکل در توده خاک میزبان گردیده و محیط اطراف محل بازشدگی دچار تغییر شکل می شود. روند حفاری تونل، با ثابت بودن شرایط ژئوتکنیکی، میدان تنش های محیط را در جبهه کار به یک وضعیت کاملاً سه بعدی تغییر می دهد، ولی هرچه از جبهه کار دور شویم، با شرط همگن و همسان بودن مصالح میدان تنش تدریجاً به حالت دو بعدی باز می گردد. به منظور بهره بردن توأم از سهولت نسبی مدل های دو بعدی نسبت به مدل های سه بعدی و برای واقع بینانه کردن مدل های دوبعدی، روش های مختلفی پیشنهاد شده تا به نحوی بتوان در این مدل ها اثر آزادشدگی تنش در نتیجه پیشرفت جبهه کار را منظور کرد. در کلیه روش های ارائه شده، سعی بر آن است که قبل از فعال کردن پوشش در مدل محاسباتی به نحوی آزادشدگی تنش (کاهش محصور شدگی) که در یک محیط واقعی به وقوع می پیوندد مدل سازی گردد. یکی از رایج ترین روش ها در تخمین تنش های وارده بر پوشش تونل روش همگرایی و همجواری است. در این پایان نامه ابتدا اثر مدل رفتاری و پارامترهای آن در مقدار ضریب کاهش محصور شدگی و نیز اثر ضریب کاهش محصور شدگی در باز توزیع تنش ها در نگهدارنده ها و نشست ها در سطح زمین و اطراف تونل بررسی شده است. سپس مراحل حفاری و ساخت قسمت فوقانی تونل مترو خط 3 تهران با استفاده از سه مدل رفتاری موهر کولمب، سخت شونده و خاک نرم و به کمک نرم افزار عددی بر مبنای اجزاء محدود plaxis7.2 مدلسازی و بررسی شده است . با توجه به نتایج بدست آمده از تحلیل های عادی و برگشتی صورت گرفته مدل رفتاری مناسب جهت ارزیابی میدان تنش و کرنش در توده خاک معرفی گردیده است.

بررسی نشست پذیری مصالح شنی با استفاده از آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس، این پایان نامه به بررسی تاثیر اشباع شدگی مصالح شنی خشک بر روی پارامترهای مقاومت برشی آن و نیز به بررسی پدیده فرونشست و عوامل موثر بر فرونشست مصالح شنی نظیر سطح تنش برشی و قائم، میزان رطوبت اولیه، مسیر بارگذاری، شکل و نوع دانه بندی دانه ها ، دانسیته نسبی، میزان خاک ماسه و غیره می پردازد.

هنگامی که مصالح دانه ای خشک اشباع شوند آزادسازی تنش در کل توده خاک رخ می دهد که منجر به نشست ناگهانی در توده ی خاک شده که گاه به چندین متر هم می رسد. در این پایان نامه نشست ناگهانی با انجام آزمایش های آزمایشگاهی مقاومت برشی سه محوری بررسی شده است. در ابتدا، دو نوع مصالح خاکی شامل مصالح ماسه ی ساحلی و ماسه شسته تهیه شدند؛ قبل از انجام آزمایش های اصلی، خصوصیات فیزیکی انواع مصالح با انجام آزمایش های آزمایشگاهی شامل آزمایش های دانه بندی، تعیین مقدار توده ویژه، تعیین مقادیر دانسیته خشک حداکثر به روش میزلرزه و آزمایش تعیین دانسیته خشک حداقل اندازه گیری شد. سپس دستگاه آزمایش مقاومت برشی سه محوری در حالت های خشک، اشباع و نشست ناگهانی برای تعیین پارامترهای مقاومت برشی و افت تنش در خاک استفاده شد. در آزمایش های نشست ناگهانی، نمونه ها در وضعیت خشک تحت تنش همه جانبه قرار گرفته سپس تا نسبت مشخصی از تنش برشی، تحت بار محوری قرار گرفته و پس از اشباع شدن تا حد نهایی گسیختگی، بارگذاری محوری ادامه یافته است. نتایج آزمایش های مقاومت برشی نشان دادند که با اشباع کردن مصالح، مقادیر پارامترهای مقاومت برشی کاهش یافتند و این مقادیر در دو آزمایش اشباع و نشست ناگهانی نزدیک بودند. بخش اصلی این تحقیق به بررسی تأثیر عوامل مختلف بر میزان نشست ناگهانی مصالح ماسه ای تخصیص داده شد. برای شناخت اثر این عوامل پارامترهای به خصوصی نظیر تنش همه جانبه، دانسیته ی نسبی یا تراکم خاک، درصد رطوبت اولیه، تغییرمکان یا سطح تنش برشی، قطر دانه ها، نوع دانه بندی مصالح، مسیر تنش و سرعت بارگذاری انتخاب شدند. آزمایش ها نشان دادند که با افزایش تنش همه جانبه و سطح تنش برشی، میزان نشست ناگهانی افزایش می یابد و اضافه کردن رطوبت اولیه به خاک و افزایش میزان دانسیته ی نسبی در مصالح سبب کاهش مقدار نشست ناگهانی می گردد.

با توجه به آنکه ساختگاه های مناسب اجرای سدها با روند توسعه ملی کشور روز به روز کاهش می یابد، بعضا مهندسین طراح مجبور به احداث سد بر روی مناطق با خطر بالا به ویژه نزدیک گسل و یا حتی روی گسلهای فعال هستند. بنابراین ارزیابی احتمال جابجایی گسل در مدت عمر مفید سد و انتخاب جزئیات طرح محافظت از سد در مقابل عدم گسیختگی یا خطرات ناشی ازایجاد ترک در سد بوسیله جابجایی احتمالی گسل در مدت زلزله لازم و ضروری است. در این پایان نامه سعی شده تا مدل مناسبی از حرکت گسل ارائه گردد که توانایی مدلسازی رفتار خاک تحت تاثیر پدیده گسلش در آبرفت خشک و اشباع و نیز زمان ساخت و آبگیری سد را داشته باشد. مدلسازی عددی به وسیله نرم افزار flac که به روش تفاضل محدود عمل می کند انجام شده است. برای شبیه سازی صحیح توسعه کرنش های برشی و تغییرشکل های سطحی از مدل ساختاری موهر-کلمب که ویژگی نرم شوندگی مصالح در آن لحاظ شده است استفاده گردید. در ابتدا اثر پدیده گسلش بر لایه آبرفت، در دو حالت خشک و اشباع برای تحلیل رفتار مصالح، جابجایی و اعوجاج های سطحی و داخلی لایه خاک مدلسازی گردید. در ادامه پدیده گسلش در یک خاکریز که مستقیما بر سنگ بستر دارای گسل واقع است و یک سد همگن واقع بر پی آبرفتی در مراحل مختلف ساخت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی با آزمایشها و شبیه سازی های سایر مطالعات انجام شده در مورد پدیده گسلش مقایسه شده اند و نتایج مطابقت بسیار خوبی را نشان داده اند. از اینرو این گونه مدل سازی حرکت گسل به همراه مدل ساختاری مصالح به منظور مدلسازی مراحل ساخت و آبگیری اولیه سد رودبار-لرستان مورد استفاده قرار گرفته است. در این مرحله پس از استخراج پارامترهای مصالح سد، مراحل ساخت، آبگیری اولیه و تراوش دائم در سد رودبار-لرستان شبیه سازی شد. در نهایت، حرکت گسل های شناسایی شده توسط مطالعات زمین شناسی در ساختگاه سد رودبار-لرستان، به صورت عددی شبیه سازی شد تا اثر حرکت گسل های واقع در زیر بدنه سد، بر جابجایی ها و توسعه باند برشی در بدنه سد ارزیابی گردد. با توجه به نتایج شبیه سازی، این نتیجه حاصل شده است که اگرچه آبگیری سد باعث می شود که احتمال رسیدن باندهای لغزش برشی به سطح بدنه سد کاهش یابد و بزرگی اعوجاج های داخل بدنه کم شود، ولی در عوض باعث افزایش ناحیه ای می شود که جابجایی های افقی بزرگ در آن رخ می دهد. ضمنا حرکت هم زمان گسل ها باعث ایجاد حالت اعوجاج های بحرانی در بدنه می شود. در نهایت توصیه می شود در سازه های مستقر با انجام تحلیل های دقیق با مدل رفتاری مناسب جهت تعیین نواحی بحرانی هنگام گسلش اقدام شود.

یکی از مشکلات اساسی مربوط به پل ها، نشست کوله پل در خاک های سست می باشد. در سال های اخیر تحقیقات زیادی بر روی نحوه کاهش این نشست ارائه شده است که از جمله آنها استفاده از ژئوگرید و شمع می باشد. آنالیز هر کدام از این روش ها به طور مجزا توسط محققین مختلف انجام گرفته است، اما تا کنون مقایسه دقیقی بین دو روش مذکور انجام نشده است. از آنجایی که امروزه یکی از دغدغه های جامعه مهندسین اجرای روش بهینه در پروژه های عمرانی می باشد، در این پایان نامه سعی بر آن بوده است تا مقایسه دقیقی بین عملکرد این دو نوع کوله از نظر تغییر مکان قائم و افقی انجام شود. بدین منظور، با استفاده از نرم افزار المان محدودplaxis 2d v8.5 و بکار گیری داده های واقعی یک کوله پل ساخته شده بر روی خاک سست، ابتدا مدل عددی این کوله پل با استفاده از شمع و سپس با استفاده از ژئوگرید توسعه می یابد. سپس چگونگی توسعه این مدل، اعم از نحوه مدل سازی کوله، خاکریز پشت کوله، زهکش های ماسه ای، شمع ها، ژئوگرید، مدل های رفتاری و بارگذاری استفاده شده تشریح می گردند. در ادامه با انجام تحلیل تحکیم تاثیر فاکتورهای مختلف در تغییر مکان کوله مسلح شده با ژئوگرید و کاهش این تغییر مکان مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش عمق خاک مسلح شده با ژئوکرید در زیر کوله می توان نشست قائم کوله را به مقدار زیادی کاهش داد اما همچنان این نشست از نشست قائم در زیر کوله بنا شده بر روی شمع بیشتر است. همچنین نتایج حاصله حاکی از آن است که با افزایش سختی نرمال ژئوگرید می توان تغییر مکان جانبی را در کوله مسلح شده با ژئوگرید طوری کاهش داد که از کوله بنا شده بر روی شمع کمتر باشد. نهایتاً می توان اینگونه بیان کرد که مقایسه های انجام شده می تواند کمک شایانی در اتخاذ روش برتر در شرایط مشابه باشد.

بطور کلی وقتی دو مصالح متفاوت در مجاورت با یکدیگر قرار می گیرند، رفتار مسئله در سطح تماس بین آنها بدلیل تغییر ماهیت مکانیکی دچار تغییر می شود. حال اگر یکی از این دو مصالح را مصالح انعطاف پذیر مانند خاک تشکیل دهد، بدلیل اثراتی همچون تغییرات تنش در خاک، رطوبت خاک، نوع دانه بندی، اندازه و شکل ظاهری دانه ها، این مسئله پیچیدگی های خاص خود را پیدا می کند. در مورد سد های خاکی با هسته بتن آسفالتی، بدلیل استفاده از مصالح بتن آسفالتی در هسته سد در مجاورت مصالح ماسه ای ناحیه فیلتر، رفتار در سطح مشترک این مصالح نیاز به بررسی دقیق تری دارد. از جنبه استاتیکی، وقتی این مصالح در لایه های مختلف کوبیده و اجرا می شوند، درگیری این دو مصالح کامل نبوده و نشست هایی در سطح تماس این دو ماده مشاهده می شود که در هنگام آبگیری سد این مسئله در بالادست سد مشهودتر می باشد. از لحاظ دینامیکی نیز، در هنگام زمین لرزه اندرکنش این دو مصالح از مجهولات قابل بررسی است. زیرا تراکم ناشی از امواج لرزه ای باعث نشست در بدنه سد شده و هسته بتن آسفالتی نسبتا پایدار مانده و در ناحیه الاستیک قرار می گیرد. بدین ترتیب در تحلیل های عددی عملا نیاز به المان فصل مشترک می باشد که لازم است این پارامتر ها از آزمایشات آزمایشگاهی به دست آیند. به دلیل عدم وجود تجربه های واقعی زلزله بر روی سدهای مورد نظر، نیاز به استفاده از مدل های فیزیکی و آزمایشگاهی، برای شناسایی رفتار سد احساس می شود. هدف از این پژوهش تخمین واقعی تری از این پارامترها می باشد که طبعا تابعی از اندرکنش بین هسته آسفالتی و فیلتر اطراف آن است. لذا در این پایان نامه، با انجام آزمایشات آزمایشگاهی به بررسی اندرکنش این دو ماده پرداخته می شود. در ابتدای امر، سه نوع مصالح ماسه ای با دانه بندی مختلف تهیه شد. قبل از انجام آزمایش ها، جهت مشخص کردن خصوصیات فیزیکی مصالح،آزمایش - های دانه بندی، تعیین مقدار توده ویژه یا gs، تعیین مقادیر دانسیته خشک حداکثر به روش میز لرزه، آزمایش تعیین دانسیته خشک حداقل بر روی مصالح ماسه ای و نیز آزمایش مارشال جهت تهیه نمونه های بتن آسفالتی انجام گرفت. پس از انجام این آزمایش ها، توسط دستگاه آزمایش برش مستقیم کوچک مقیاس 5/2*10*10 سانتی متر، آزمایشات بر روی مصالح ماسه ای و مصالح سطح تماس _ مصالح ماسه ای در تماس با بتن آسفالتی _ در شرایط خشک و اشباع بررسی شد و پس از اخذ مقادیر پارامترهای مقاومت برشی از این آزمایش ها، این مقادیر با یکدیگر مقایسه شدند. بخش اصلی و مهم این تحقیق، بررسی تاثیر عوامل مختلف بر پارامتر های مقاومتی مصالح سطح تماس نظیر اثرات تنش قائم، دانسیته یا تراکم خاک، شکل دانه ها و تغییر نوع قیر در مصالح بتن آسفالتی بود که توسط دستگاه برش مستقیم انجام شد. نتایج کلی از این آزمایش ها حاکی از کاهش کلیه پارامترهای مکانیکی مصالح سطح تماس، نسبت به مصالح ماسه ای به میزان تقریبی 20 % می باشد.

رفتار مکانیکی برخی نهشته های طبیعی به دلیل ساختار ذرات، فرآیند رسوب و تاریخچه بار گذاری متعاقب، ناهمسان بوده و خواص مکانیکی آن در راستاهای مختلف متفاوت می باشد. در مورد درزه ها یا شکاف های داخل سنگ ها نیز نوعی ناهمسانی پدید می آید که ممکن است تأثیر آن از ناهمسانی مربوط به لایه بندی بسیار زیادتر باشد، زیرا وجود درزه نقطه ضعف در توده سنگ به وجود می آورد. رفتار مصالح ناهمسان در برابر بارگذاری همانند رفتار مصالح همسان نمی باشد و مقاومت این مصالح با تغییر راستای بارگذاری، تغییر می نماید. نادیده گرفتن ناهمسانی در مدل سازی مواد ژئوتکنیکی موجب پیش بینی نادرست رفتار آن می شود. مدل ارائه شده در این پژوهش بر مبنای مدل چند صفحه می باشد که رفتار تغییر شکل خاک را توسط پاسخ بر روی چندین صفحه تماسی بیان می کند و سطح تسلیم، قانون جریان و سخت شوندگی، بر روی هر یک از صفحه ها فرمول بندی می شود. معیار گسیختگی در هر صفحه معیار گسیختگی موهر – کلمب بوده و مدل ارائه شده بصورت برنامه جانبی در قالب مدل های رفتاری به برنامه دوبعدی تفاضل محدود flac اضافه شده و درستی آن توسط تحلیل های حل بسته خاص کنترل شده است. مدلسازی ناهمسانی مصالح با استفاده از صفحه ناهمسان جهت شبیه سازی درزه در توده سنگ و روش استفاده از صفحات یکسان لغزش با پارامترهای مختلف مقاومتی جهت شبیه سازی ناهمسانی ذاتی درمصالح رسوبی همانند سنگ نرم در قالب مدل مذکور انجام گرفته است. اگر تعداد صفحات کمتر از 5 عدد باشد، برنامه ماده ژئوتکنیکی را به عنوان توده درزه دار در نظر گرفته و محاسبات در درزه ها و توده سالم به طور مجزا انجام می گیرد. اگر تعداد صفحه ها بیشتر از 5 عدد باشد ناهمسانی به روش استفاده از صفحات یکسان لغزش با وزن مناسب و با پارامترهای مختلف مقاومتی که وابسته به جهت صفحه می باشند، شبیه سازی می شود این روش برای مدلسازی مصالح رسوبی کاربرد دارد. در این حالت با دادن خواص مقاومتی نمونه در راستای صفحه رسوبی و صفحه عمود بر آن می توان ناهمسانی در صفحات مدل چندصفحه را درنظر گرفت. توده سنگ تحت آزمایش مقاومت فشاری تک محوری شبیه سازی شده و اثر درزه بر نتایج حاصل تحلیل شده است. در ادامه اثر ناهمسانی بر رفتار مکانیکی مصالح رسوبی و پایداری شیروانی خاکی و حفاری تونل در مصالح رسوبی نیزبررسی شده است.

چکیده در مصالح رسوبی لایه لایه، با توجه به اینکه رفتار مکانیکی محیط در جهات مختلف یکسان نمی‏ باشد، لذا از این نظر نوعی ناهمسانی در مقاومت مصالح ایجاد می‏ شود، و وقتی در یک چنین محیط‏ هایی جریان آب وجود داشته باشد، نفوذپذیری آن در جهات مختلف یکسان نبوده در نتیجه از این نظر نیز نوعی ناهمسانی در نفوذپذیری پدید می‏ آید. در محیط‏ های ژئوتکنیکی لایه لایه، ناهمسانی در رفتار مکانیکی و نفوذپذیری مصالح، از اهمیت ویژه‏ای برخوردار است. در این پایان ‏نامه، بحث ناهمسانی در نفودپذیری و رفتار مکانیکی مصالح به‏ صورت توأم در نظر گرفته شده است. بحث ناهمسانی در رفتار مکانیکی مصالح با فرض وجود صفحات ضعیف در مدل و همچنین با فرض وجود ناهمسانی در مدول الاستیسیته و نسبت پواسون جهات مختلف در نظر گرفته شده است، و بحث ناهمسانی در نفوذپذیری با در نظر گرفتن مقادیر مختلف نفوذپذیری در جهات لایه‏ بندی و عمود بر آن، در نظر گرفته شده است. در ابتدا، برای تحلیل شیروانی ‏های سنگی لایه لایه در محیط‏ های آب‏دار، که به لحاظ مقاومت برشی و نفوذپذیری ناهمسان می‏ باشند، از مدل توده سنگ ubiquitous joint(uj) استفاده شده است. برای این حالت، با مدل‏ سازی یک شیروانی سنگی، تأثیر نسبت های مختلف ناهمسانی در نفوذپذیری بر روی توزیع فشار آب حفره‏ای، سطح آزاد آب، بردار جریان آب و خطوط هم پتانسیل به‏ دست آمده است. همچنین ضرایب اطمینان پایداری شیروانی برای حالات مختلف ناهمسانی در نفوذ‏پذیری و زوایای مختلف شیب لایه‏ بندی محاسبه شده است. ملاحظه شد که با افزایش نسبت ناهمسانی در نفوذپذیری، در زاویه شیب لایه‏ بندی کمتر از 20 درجه، ضریب اطمینان پایداری کاهش پیدا می ‏کند. اما برای زوایای بیشتر از 60 درجه، نسبت ناهمسانی در نفوذپذیری تأثیر زیادی در مقدار ضریب اطمینان ندارد. در ادامه، مدل رفتاری جدیدی با تمرکز بر ناهمسانی در رفتار مکانیکی مصالح در قالب برنامه تفاضل محدود، تهیه شده است که در این مدل بر خلاف مدل uj (که در آن روابط تنش-کرنش در محدوده الاستیک، همسان است)، روابط تنش- کرنش در محدوه الاستیک، ناهمسان می ‏باشد. مدل رفتاری جدید برای شرایط همسان جانبی و حالت کرنش مسطح تهیه شده است. در این مدل، قابلیت اعمال پارامترهای مدول الاستسیته و نسبت پواسون جهات مختلف فراهم شده است. در ادامه، شبیه‏ سازی گام به گام تونل انحراف آب سد صفا که ساختگاه آن از سنگ‏های رسوبی لایه لایه تشکیل شده، صورت گرفته است. برای این حالت، منحنی ‏های اندرکنش زمین، همگرائی تونل، تغییر مکان ‏های اطراف تونل، توزیع تنش ‏ها، توزیع فشار آب حفره‏ای بررسی شده است. همچنین تأثیر ناهمسانی در نفوذپذیری و مدول الاستیسیته بر روی موارد ذکر شده بحث شده است. با توجه به این‏که توده سنگ ساختگاه در مقطع مورد بررسی نسبتاً قوی می‏باشد، ملاحظه شد که نسبت ناهمسانی در نفوذپذیری بر روی تغییر مکان قائم تاج تونل و توزیع تنش‏ها در اطراف آن، تأثیر زیادی ندارد؛ اما با کاهش نسبت ناهمسانی در مدول الاستیسیته، تغییر مکان قائم تاج تونل افزایش یافته و مقدار توزیع تنش در اطراف تونل، کاهش یافته است. همچنین نحوه‏ی همگرائی تونل، با تغییر نسبت ناهمسانی در مدول الاستیسیته، تغییر پیدا می‏کند. با توجه به اینکه زاویه شیب لایه‏بندی 20 درجه است، در نسبت ناهمسانی در مدول الاستیسیته کمتر از 1، تغییر شکل تونل به سمت چپ اتفاق افتاده است، ولی با افزایش نسبت ناهمسانی در مدول الاستیسیته، تغییر شکل تونل به سمت راست اتفاق می ‏افتد. در ادامه، تأثیر زوایای مختلف شیب لایه‏ بندی ساختگاه بر روی تغییر مکان‏ ها و منحنی‏های اندرکنش زمین در شرایط رفتار مکانیکی ناهمسان و نفوذپذیری همسان، بررسی شده است. در حالتی‏که نسبت ناهمسانی در مدول الاستیسیته برابر 2/0 و نفوذپذیری همسان باشد، مشاهده شد که با تغییر زاویه شیب از حالت افقی به حالت قائم، مقدار تغییر مکان ‏های قائم تاج و طرفین تونل افزایش یافته است. در نهایت، در شرایطی ‏که نسبت ناهمسانی در مدول الاستیسیته برابر 2/0 است، با مقایسه نتاج مدل ارائه شده با نتایج مدل uj، ملاحظه شد که در حالت لایه‏ بندی افقی، مقدار تغییر مکان ‏های اطراف تونل، حاصل شده از مدل uj بیشتر از مقادیر به‏ دست آمده از نتایج مدل m_uj می‏باشد و در حالت لایه‏بندی شیب‏دار و قائم، مقدار تغییر مکان‏های قائم اطراف تونل به‏ دست آمده از نتایج مدل m_uj بیشتر از مقدار تغییر مکان‏های حاصل از نتایج مدل uj می‏باشد. کلمات کلیدی: ناهمسانی در نفوذپذیری و رفتار مکانیکی مصالح، سنگ لایه لایه، ناهمسانی جانبی، مدل رفتاری.

آب یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر طراحی و کارایی سیستم نگهداری سازه های زیر زمینی است. این مسأله در مورد سازه های حفاری شده در محدوده تاثیر مخازن سدها به دلیل ارتفاع زیاد آب پشت مخزن سد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سد و نیروگاه تلمبه ذخیره ای رودبار لرستان در هنگام اجرا با توجه به نزدیکی مغار نیروگاه به مخزن سد پایین، تاج مغار نیروگاه در حدود 50 متر پایین تر از تراز دریاچه سد پایین دست و در شرایط اشباع کامل قرار خواهد گرفت. نیروگاه تلمبه ذخیره ای رودبار لرستان در استان لرستان در 92 کیلومتری جنوب شهر الیگودرز و در محدوده سد رودبار لرستان واقع شده است. مغار اصلی با ابعادی به طول 120متر، عرض 26 متر و ارتفاع 49 متر و همچنین مغار ترانسفورمر با ابعادی به طول 113 متر، عرض 19 متر و ارتفاع 22 متر مورد مطالعه قرار خواهند گرفت. سنگ بستر مسیر تونل آب بر و محل قرار گیری مغار نیروگاه را سنگ های آهکی- دولومیتی متعلق به سازند دالان به سن پرمین تشکیل داده است. در تحقیق پیش رو بیشتر به بررسی تأثیر آب بر شرایط طراحی وتحلیل پایداری پرداخته خواهد شد. بر این اساس در ابتدا میزان آب ورودی به مغار با توجه به مراحل حفاری مغار با وجود پرده آب بند و بدون پرده آب بند با استفاده از نرم افزار udec که بر مبنای روش عددی المان مجزا(dem) می باشد، تخمین زده شده است و در ادامه به بررسی پایداری مغار در حالت خشک و همچنین در شرایط اشباع پرداخته شده است. با توجه به معیار ساکورایی مغار ترانسفورمر و مغار اصلی نیروگاه ناپایدار می باشند. بنابراین سیستم نگهداری مناسب و همچنین زمان نصب سیستم نگهداری تعیین می شود. در شرایط اشباع زمان نصب سیستم نگهداری نشان می دهد که بایستی نگهداری نسبت به حالت خشک در زمان زودتری نصب گردد و میزان آزادسازی تنش در این حالت کمتر می باشد. با توجه به روشهای تجربی و روابط موجود میزان نگهداری تعیین، در مدلهای عددی اعمال گردید. در پایان تأثیر ورود آب به محیط بر پایداری مغار در مراحل مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در صورتی که آب به محیط وارد شود با پیشروی به کف مغار میزان تأثیر آب بر ناپایداری مغار بیشتر شده است. با ورود آب به محیط بیشترین تأثیری که بر اجزای سیستم نگهداری داشته بر روی سیستم بولت ها بوده است.

رویکردهای متفاوتی از قبیل روشهای تجربی تحلیلی و عددی برای پیش بینی توزیع مجدد تنش و جابجایی ناشی از حفر تونل استفاده میشود. روشهای کلاسیک تنها در موارد نسبتا ساده کاربرد داشته و قادر به پیش بینی رفتار تونل و اطراف آن در شرایط سخت زمین شناسی نیستند. همچنین درک صحیح از نحوه اندرکنش نگهداری و زمین نیازمند بررسیها و مدلسازی سه بعدی درتونل است. بدلیل پیچیده بودن رفتار سنگ تحت بارگذاری، استفاده از مدلهای رفتاری که قادر به ارائه رفتار واقع گرایانه مصالح باشند کمک فراوانی در افزایش دقت محاسبات خواهد کرد. با حفر تونل در زمینهای رسوبی و علیالخصوص لایهای، این پیچیدگی دو چندان شده و اولین مطلبی که باید مورد توجه قرار گیرد بحث ناهمسانی است. بحث ناهمسانی در رفتار مکانیکی با فرض وجود صفحه ضعیف در نظر گرفته میشود. در این راستا از مدل چندصفحه ای 2 که قادر به مدلسازی چنین محیطهایی است استفاده میشود. در این مطالعه با به کارگیری این مدل رفتاری در نرم افزار flac3d به بررسی عملکرد آن در مدلسازی محیطهای لایهای و چگونگی عملکرد نگهداری تونلها و اتاقک شیرآلات با بارهای ناشی از اجرا و آبگیری سد صفا با در نظر گرفتن تزریق تحکیمی و استفاده از منحنی ظرفیت نگهداری پرداخته شده است. به منظور کنترل کل تونل، یک مقطع بحرانی تحت بررسی بیشتر قرار گرفت. این مقطع در میانه تونلهای انحراف آب و زیر بدنه سد و در محل اتاق شیرآلات قرار گرفته است. به منظور کنترل پایداری سازه نگهداری از نمودارهای ظرفیت نیروی محوری-گشتاور خمشی و نیروی محوری-نیروی برشی استفاده شده است. بعلت موقعیت نزدیک بهم، تونلها باعث تاثیرگذاری بر روی هم شده و باعث تغییر و توزیع مجدد تنش در اطراف سازه قبلی گردد که با اعمال یک تنش بزرگ حاصل از تغییر شرایط توپوگرافی باعث کمرنگ شدن اغتشاشات ناشی از حفاری های مجاور میشود. همچنین در نظر گرفتن مقادیر ضریب ایمنی باعث ارزیابی بهتر و کمی نسبت به استفاده از معیارهای متداول مانند معیار ساکورایی میشود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

پایداری شیروانی سدهای خاکی یکی از موضوعات ژئوتکنیکی می باشد که بوسیله عدم قطعیت تحت الشعاع قرار می گیرد. جهت انجام محاسبات پایداری سدهای خاکی لازم است پارامترهای ژئوتکنیکی قسمتهای مختلف بدنه وپی سد در دسترس باشد. از طرفی مقادیر پارامترهای ژئوتکنیکی بدست آمده از آزمایشات انجام شده بر روی هر یک از نمونه های منابع قرضه و پی با هم فرق می کنند. برای در نظر گرفتن عدم قطعیت ناشی از پارامترهای ژئوتکنیکی لازم است که بر روی سد در نظر گرفته شده، تحلیل احتمال گرایانه صورت گیرد. با انجام این تحلیل تابع چگالی احتمال و انحراف معیار ضریب اطمینان، سطح قابلیت اعتماد و سطح ریسک(احتمال گسیختگی) ناشی از احتمال تخریب سد مشخص می شود. با در نظر گرفتن سطح ریسک پایین تر، شیب شیروانی های سد های خاکی ملایمتر و حجم عملیات اجرایی بیشتر و هزینه های اجرایی سد بیشتر است. از طرفی دیگر با کاهش ریسک، هزینه خسارات احتمالی در ناپایدار بودن سد کاهش می یابد. مجموع هزینه های در نظر گرفته شده جهت انتخاب ریسک بهینه شامل هزینه عملیات اجرایی سد و هزینه خسارات احتمالی ناشی از ناپایداری سد خواهد بود. هدف پژوهش حاضر انتخاب سطح ریسکی می باشد که با انتخاب آن ریسک مجموع هزینه های ساخت و خسارات احتمالی حداقل شود. این روش پژوهش بر اساس شبیه سازی مونت کارلو در نرم افزار کامپیوتری slope/w تکمیل شده است. خروجی تحلیل بوسیله احتمال گسیختگی بیان شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهدکه احتمال گسیختگی بخاطر اینکه یک محدوده و بازه ای از مقادیر پارامترها را بجای یک مقدار تنها تهیه می کند یک کمیت خوب برای ارزیابی پایداری شیروانی سدهای خاکی در مقایسه با ضریب اطمینان است.

مطالعه پایداری لرزه ای، تخمین پتانسیل روانگرایی خاک ها در طی زلزله و پیش بینی خسارات احتمالی آن بر سازه های مهم واقع بر آنها، در کنار مطالعه روش های کاهش این مخاطرات، یکی از موضوعات مهم در مهندسی ژئوتکنیک لرزه ای است که مستقیماً دارای منافع اقتصادی و در عین حال ایمنی، برای کشورهای لرزه خیز می باشد. روانگرایی از سال 1964 به بعد، پس از زلزله های نیگاتای ژاپن و گودفرایدی آلاسکا، سبب توجه مهندسین ژئوتکنیک گردید و کوشش اولیه برای تفسیر پدیده روانگرایی توسط کاساگرانده انجام شد . وقوع این پدیده در مصالح آبرفتی در تعدادی از زلزله های کشورمان، ایران، از جمله زلزله منجیل در سال 1369، نشان از قابلیت اینگونه مصالح، جهت روانگرا شدن در طی زلزله می باشد. در اجرای سدهای خاکی، پس از ارزیابی پی و مواجهه با مشکلاتی نظیر عدم تراکم لایه ها و روانگرایی، با برداشت لایه های آبرفتی، سد بر پی سنگی مستقر می گردد. اگر چه این کار در مورد سدهای بزرگ منطقی است اما در سدهای کوچک خاکی که خصوصاً در ساختگاه های آبرفتی مشکل دار عمیق احداث می شوند، می تواند منجر به صرف هزینه های هنگفت و یا غیراقتصادی شدن و در نتیجه توقف طرح گردد. در عوض می توان با روش های اصلاحی، مخاطرات روانگرایی را در مصالح آبرفتی کاهش داده و سد را بر روی آنها بنا نهاد. با در نظر گرفتن اهداف مطروحه، استفاده از روش هایی جهت پیش بینی رفتار مصالح آبرفتی، ضروری است. با اینحال، معمولاً در ارزیابی پتانسیل روانگرایی، بدلیل دشواری در تعیین پارامترهای واقعی مصالح پی و مشکل مدل سازی شرایط تنش برجا، از روشهای تجربی و یا ساده شده استفاده می شود. اولین بار سید و ادریس در سال 1970، یک روش ساده شده را ارائه دادند که بوسیله آن خطر روانگرایی با ارائه یک ضریب ایمنی که در آن بارگذاری زلزله در نظر گرفته می شد، بیان می گردید. اینگونه روش ها که بر مبنای تحلیل تنش کل قرار دارند، بخوبی نمی توانند طبیعت رفتار محیط دو فاز خاک و آب را که در فرآیند تولید فشار آب حفره ای اضافی در مصالح دانه ای، تحت بار سیکلی، می تواند به روانگرایی بینجامد، پیش بینی کنند. محدودیت این روش های ساده شده، توسط مطالعات موردی روی نمونه های واقعی و مدلهای فیزیکی کوچک مقیاس به اثبات رسیده است. نگرش جدید در مطالعه عددی روانگرایی، استفاده از تحلیل های دینامیکی غیرخطی با در نظر گرفتن رفتار متقابل هیدرومکانیکی و مدل خاک برپایه تنش موثر می باشد که تولید فشار آب حفره ای را در فرآیند بارگذاری- باربرداری سیکلی شبیه سازی نماید. در این پایان نامه، روانگرایی پی آبرفتی یک سد خاکی نوعی، در دو شرایط ژئوتکنیکی متفاوت، با استفاده از مدل رفتاری فین به همراه برنامه تفاضل محدود دو بعدی فلک، نسخه شماره 5، به روش تحلیل غیرخطی، مطالعه و تأثیر احتمالی احداث سد در پتانسیل روانگرایی پی آبرفتی و متقابلاً تأثیر روانگرایی پی بر عملکرد لرزه ای بدنه سد، بررسی گردیده است. در نظر گرفتن عواملی نظیر مدول برشی برجای اولیه، تغییر مدول برشی با کرنش برشی، ایجاد و محو همزمان فشار آب حفره ای، تغییرات تنش نرمال متوسط موثر، میرایی هیسترتیک و سخت شدگی در محاسبه پاسخ لایه های ماسه ای اشباع در هنگام وقوع زلزله و درنظرگرفتن تأثیرات ساخت، تحلیل شبکه جریان و اعمال زلزله به روش دینامیکی، مبانی و پیش فرضهای تحقیق حاضراست. نتایج این مطالعات با نتایج تحلیل دینامیکی سد خاکی مستقر بر پی سنگی مقایسه شده است. هم چنین در این پژوهش، روش های اصلاح و بهسازی پی های آبرفتی، نظیر تزریق، لرزه شناوری، لرزه شناوری توأم با احداث ستون شنی، زهکشی برای کاهش مخاطرات روانگرایی مورد ارزیابی عددی و اقتصادی قرار گرفته تا راهکارهای ایمن و اقتصادی احداث سدهای خاکی کوچک در پی های آبرفتی عمیق، شناسایی گردد. نتایج حاصل، نشان می دهد که احداث سد، بسته به مشخصات ژئوتکنیکی و عمق استقرار لایه های پی آبرفتی و تراز شتاب بیشینه اعمالی، به دلیل ایجاد سربار ماندگار می تواند منجر به افزایش تراکم نسبی، تنش موثر و مدول برشی و کاهش متناظر کرنش برشی و فشار آب حفره ای، در پی آبرفتی گردد. کاهش یا محو پتانسیل روانگرایی در برخی از نقاط پی آبرفتی از این تأثیر، حاصل می گردد. ارزیابی نتایج مطالعات نشان می دهد که می توان با روش های اصلاحی، مخاطرات روانگرایی را در مصالح آبرفتی کاهش داده و در چارچوب یک طرح اقتصادی، سدهای کوچک خاکی را در ساختگاه های آبرفتی اصلاح شده، احداث نمود.

آبگیری اولیه سدهای سنگریزه ای عموما توام با نشست های زیادی در قسمت بالادست سد می باشد که فرونشست خوانده می شود. در این کار پژوهشی روشی ارائه شده است که در آن با استفاده از روابط سخت شوندگی، مدول الاستیسیته وابسته به تنش، تئوری اتساعی و ضریب فرونشست (ضریب کاهش تنش) رفتار غیر خطی و پدیده فرونشست در مصالح سنگریزه ای مدلسازی می گردد. ویژگی مهم این روش اعمال ضریب کاهش تنش و استفاده از دو سری مشخصات مصالح است که سری اول برای مصالح خشک و سری دوم مختص مصالح تر پس از اشباع سازی می باشد. علاوه بر این، پدیده فرونشست در یک ستون و خاکریز فرضی سنگریزه ای مدلسازی شده و جنبه های مختلف این پدیده در این دو هندسه مختلف مورد بررسی قرار گرفته است و در ضمن یک رابطه به منظور محاسبه فرونشست در توده های سنگریزه ای اثبات شده است. در ادامه مدل معرفی شده برای شبیه سازی برخی آزمایش ها بزرگ مقیاس با قطر و ارتفاع 32 اینچ استفاده شده است. این آزمایش ها بر روی مصالح منابع قرضه سد گتوند انجام شده که در برخی از آنها پدیده فرونشست نیز لحاظ شده بود و نمونه خشک در حین بارگذاری اشباع شده بود. نتایج آزمایش ها و شبیه سازی ها در رفتار تنش کرنش و منحنی کرنش حجمی در برابر کرنش محوری مقایسه شده اند که نتایج مطابقت بسیار خوبی را نشان داده اند. از اینرو این مدل به همراه مشخصات مصالح انتخاب شده در این شبیه سازی به منظور مدلسازی مراحل ساخت و آبگیری اولیه سد سنگریزه ای گتوند با ارتفاع 176 متر مورد استفاده قرار گرفته است. آبگیری اولیه سد گتوند با تعداد مراحل مختلف انجام شده است و در نهایت با توجه به نتایج شبیه سازی، این نتیجه حاصل شده است که با افزایش تعداد مراحل آبگیری شاهد کاهش میزان فرونشست در بدنه سد خواهیم بود، به شکلی که در صورت استفاده از 35 مرحله در اولین آبگیری 1.6 متر فرونشست خواهد داشت، در صورتی که اگر از آبگیری دو مرحله برای این شبیه سازی استفاده شود میزان فرونشست به 4.8 متر خواهد رسید. لذا به نظر می رسد آبگیری اولیه در سد گتوند نیز باید به صورت تدریجی باشد. در ادامه آبگیری اولیه سد گتوند با استفاده از روش عادی، با اعمال فشار آب در لایه بالادست سد و بدون مدلسازی فرونشست نیز انجام شده است که نتایج غیر منطقی با نشست های خفیف و حتی تورم در برخی نقاط سد را منجر شده است که با شرایط سد گتوند همخوانی ندارد.

افزایش روند رشد جمعیت وکمبود زمینهای شهری، ساخت و سازدر ارتفاع را درکلان شهرها و حتی درشهرهای متوسط وکوچک اجباری نموده است. مساله گودبرداری، نشست و پایداری ترانشه ها درارتباط مستقیم با ساختمانهای مرتفع بوده و فکر و ذهن مهندسین و پیمانکاران را در چنین پروژه هایی به خود معطوف مینماید. در واقع مهندسان به طور مداوم به دنبال سیستم های حفاظتی جانبی زمین هستند که به صورت موثرواقتصادی د ر پایداری حفاری های خاک عمل کند. در سال های اخیرسیستم میخکوبی(nailing soil) وسعت و گستردگی چشمگیری در مهندسی ژئوتکنیک از نظر کاربرد در پایدار سازی شیب های خاکی و ترانشه ها داشته است. این میخها قبلاٌ با طولهای یکسان و در فواصل یکسان از یکدیگر اجرا میشدند،که این امر با در نظر گرفتن هزینه پرو‍ژه اقتصادی نیست .علاوه بر هندسه شیب و پارامترهای خاک ، مهمترین پارامترهای تاثیر گذار بر روی پایداری شیب میخ کوبی شده شامل:(1) جهت گیری میخها، (2) مشخصات میخها، (3) طول میخها و (4) فاصله میخها، هستند. سهم زیادی از نیروی بسیج شده در برابر برش در توده خاک وابسته به جهت گیری میخها نسبت به صفحه برش است. نصب میخهای بلند در ترازهای بالایی باعث عملکرد بهتر خصوصاٌ در دیوارهای بلند میشود،این نوع طرح بندی باعث کاهش جابجایی دیوار میخ کوبی شده می شود. همچنین طول مورد نیاز برای میخ ها در قسمت پایین کمتر است. در این پ‍‍ژوهش رفتارشیبهای میخ کوبی شده به کمک روش عددی(اجزاء محدود) با استفاده از نرم افزار plaxis مورد بررسی قرار گرفنه است. مدل عددی ، میخ را با المان تیر، سطح تماس خاک- سازه را با المان فصل مشترک شبیه سازی شده است. همچنین مدل های خاک استفاده شده مدل موهر کولمب(mc ) و مدل خاک سخت شونده(hs) بودند. مراحل کامل ساخت شیب شامل گودبرداری، حفاری و قرار دادن میخها و ایجاد تنش در آنها شبیه سازی شده است. سپس مدل عددی با استفاده از یک مدل واقعی ابزار نگاری شده کالیبره شده و در نهایت یک مطالعه پارامتریک انجام شد که طی آن تاثیر فاکتورهایی نظیر: تغییرات پارامترهای مقاومت برشی خاک( )، زاویه تمایل میخها، زاویه خاکریز پشت شیب، فاصله میخها و عمق حفاری بر روی رفتار شیب مورد بررسی قرار گرفت.