تثبیت تراس در شیروانی های خاکی و تقویت آنها در مقابل ناپایداری یکی از موضوعات رایج در پروژه های عمرانی است. روش های متعددی در این زمینه وجود دارد که از آن جمله میخ کوبی، سپرکوبی و خاک مسلح با ژئوگرید را می توان نام برد. ابعاد این سازه ها و عملکرد آنها تابع ویژگی های خاک است. پارامترهایی مانند چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و درجه اشباع بر ضریب اطمینان پایداری سازه، تغییر شکل توده خاکی و نیز هزینه های اجرایی تأثیرگذار است به نحوی که نقش تعیین کننده در انتخاب سازه و یا روش تثبیت و تقویت توده خاکی دارد. در این تحقیق به روش اجزا محدود و با استفاده از نرم افزار plaxis 8.2 برای یک تراس خاکی ساحلی به ارتفاع معین روش های تثبیت با میخ کوبی، ژئوگرید و سپرکوبی مدل شده است. حالت های مورد بررسی در این نحقیق شامل بررسی بهترین زاویه میخ کوبی در حالت قائم و شیب دار، اثر تغییر سختی محوری ژئوگرید، تأثیر افزایش عمق کوبش سپر، تأثیر افزایش چسبندگی و زاویه اصطکاک خاک و همچنین تأثیر پایین آمدن آب رودخانه و آب زیرزمینی به صورت هم زمان می باشد. نتایج نشان داده است که ضریب اطمینان پایداری این سازه ها تابعی مستقیم و تقریباً خطی از چسبندگی اما غیر خطی از زاویه اصطکاک داخلی خاک است. اما تغییر شکل افقی سازه به طرز مشابهی تابع معکوس و نمایی از چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک است. همچنین مشاهده شد که در یک تراس با ارتفاع معین بخشی از تنش که توسط عوامل تسلیح کننده تحمل می شود، با کاهش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک به صورت تصاعدی افزایش می یابد. از نظر اقتصادی، روش ژئوگرید بدون در نظر گرفتن هزینه های انحراف آب بر سایر روش ها ارجحیت دارد.

شرایط جوی متفاوت نقاط مختلف کشور ایران، لرزه خیزی منطقه و فراوانی قیر از یک سو، و معایب رس از قبیل مقاومت برشی کم، حجم بالای مصالح، اثرات درصد رطوبت درمیزان تراکم از سوی دیگر موجب شده تا سدهای سنگریزه ای با هسته آسفالتی با دارا بودن مزایای فراوان از جمله انعطاف پذیری مناسب و حساسیت کم به شرایط جوی، جایگزین مناسبی برای سدهای خاکی با هسته رسی باشند. در تحقیق پیش رو به رفتارسنجی سد میجران به عنوان اولین سد هسته آسفالتی ایران می پردازیم. به منظور ایجاد مدل، خاکریزی بدنه در 9 لایه با استفاده از نرم افزار plaxis و بر مبنای روش المان های محدود انجام شد. نتایج نشان داد بیشترین جابه جایی افقی و قائم در نزدیکی تراز نرمال آب و در وجه بالادست سد رخ می-دهد. تنش های عمودی بدنه حین عبور از هسته به شدت افزایش می یابد که این امر به سختی زیاد مصالح این ناحیه مربوط می شود. همچنین شبیه سازی ها حاکی از کاهش حساسیت تغییرشکل های بدنه سد در طول زمان است. به طور کلی نتایج شبیه سازی با قرائت های ابزاردقیق مطابقت داشته و نفوذناپذیری سد در دوره بهره برداری مناسب ارزیابی می شود.

امروزه در میان روشهای متعدد اصلاح خاک، ستون سنگی بعنوان یکی از تکنیکهای بهسازی بوده که به علت کارآیی مناسب، در دسترس بودن مصالح مورد نیاز، هزینه کم و سهولت اجرا در سراسر جهان مورد استفاده قرار میگیرد. کارآیی این تکنیک در عمل، در موارد متعدد بهسازی پی سازههایی از جمله مخازن نفت، تصفیه خانه فاضلاب و مخازن آب، پایداری شیروانی در خاکریزها، پی های گسترده در خاکهای دانهای سست و ... بصورت قابل قبولی به اثبات رسیده است. مزایای این روش عبارتند از: افزایش ظرفیت باربری خاک با متراکم شدن خاک اطراف، کاهش نشستهای آنی و تحکیمی، افزایش مقاومت برشی، متراکم نمودن خاکهای با چسبندگی کم و کاهش پتانسیل روانگرایی در برابر زلزله، کاهش نشست نامتقارن و افزایش نرخ تحکیمی با عمل کردن مصالح ستون سنگی بعنوان زهکش و کاهش فشار آب حفره ای میباشد.ولی چنانچه خاک مورد نظر سست باشد موجب گسیختگی ستون خواهد شد و بدین منظور برای اجتناب از پاشیدگی ستون و بهبود آن از پوشش ژئو سنتتیک با مقاومت کششی بالا که ستون سنگی را در بر میگیرد استفاده میشود. در این تحقیق شیروانی خاکی سست بهسازی شده با گروه ستون های سنگی معمولی و گروه ستون های سنگی روکش شده با ژئوگرید توسط نرم افزار plaxis مدلسازی شد و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار گرفت.افزایش ضریب پایداری شیروانی برای دو حالت بهسازی شده با ستون های سنگی معمولی و ستون های سنگی روکش شده ارائه داده شد و با هم مقایسه گردید. تاثیر بالای ستونهای سنگی در جابجایی های افقی و قائم شیروانی ارائه گردید.در مدلسازی حاضر تاثیر محل بکارگیری ستون سنگی در شیروانی و هم چنین تاثیر عمق عبوری ستون سنگی از گوه گسیختگی مورد ارزیابی واقع شد،نتایج بیانگر آنستکه تاثیر ستون های سنگی در پایداری شیروانی بصورت اصطکاکی بوده و با بهبود زاویه اصطکاک داخلی خاک سبب افزایش ضریب پایداری میگردند. همانطور که ملاحظه شد افزایش قطر و کاهش فواصل بین ستون های سنگی تاثیری مستقیم بر روی ضریب پایداری میگذارد.اما بر خلاف انتظار ، روکش نمودن ستون های سنگی در شیروانی تاثیر نامحسوسی بر روی افزایش پایداری شیروانی خاکی میگذارد.بعبارت دیگر روکش ژئوگرید در این حالت توانایی محبوس کردن مصالح ستون های سنگی را به اندازه کافی ندارد. هم چنین تاثیر زاویه اصطکاک داخلی مصالح ستون های سنگی بر پایداری شیروانی مورد ارزیابی واقع شد، و بوضوح تاثیر مثبت آن مشاهده گردید. در بررسی حاضر هم چنین نمودارهای اندرکنش تک ستون سنگی روکش شده واقع در مرکز شیروانی ارائه داده شده است ، که در آنها میزان تنشهای فشاری موجود در ستون سنگی و خاک اطراف و تنشهای کششی ایجاد شده در روکش ژئوگرید را میتوان مشاهده نمود.

شیروانی های خاکی چه به صورت طبیعی و چه به صورت ساخت دست بشر سازه های فراگیری هستند. وجه های جانبی اتوبان ها، سدها، کانال ها به علت کاهش هزینه ها نسبت به دیوارهای بتنی به صورت شیروانی های خاکی اجرا می شوند. نیروهای طبیعی (باد، آب، برف،...) اغلب باعث ناپاپدار شدن شیروانی های خاکی می شوند. بنابراین مهندسین ژئوتکنیک باید توجه کافی به جنس خاک، زهکشی آب سطحی، سطح آب زیرزمینی و مقاومت برشی خاک شیروانی برای جلوگیری از ناپایدار شدن شیروانی ها داشته باشد. روش های متفاوت برای تقویت شیروانی از قبیل میخ کوبی، استفاده از ژئوسنتتیک ها و غیره استفاده شده است. حال سوال اصلی این است که در تداخل ریشه و خاک تا چه میزان ریشه باعث افزایش مقاومت و ضریب اطمینان پایداری شیروانی های خاکی می شود؟ و به عبارت دیگر نحوه محاسبه ضریب پایداری شیروانی های خاکی دارای ریشه گیاه چگونه باشد؟

تشخیص مناسب¬ترین مدل¬رفتاری جهت طراحی سدهای خاکی که پیش¬بینی¬های آن با نتایج ابزار دقیقی که در سد نصب خواهد شد تطابق داشته باشد، می¬تواند کمک بزرگی در بهینه سازی سدها باشد.این منظور با شبیه¬سازی یک سد خاکی توسط مدل¬های رفتاری مختلف و مقایسه نتایج آنها با اطلاعات حاصل از ابزار دقیق نصب شده در بدنه سد حاصل می¬شود. سد مخزنی آزاد، واقع در کردستان، که در مراحل پایانی ساخت و آبگیری اولیه است، جهت مقایسه دقت پیش¬بینی¬ مدل¬های رفتاری مختلف انتخاب شده است. ابزار¬دقیق¬های نصب شده در هسته سد صحت¬سنجی شده و دستگاه¬هایی که قرائات نادرستی ثبت کرده¬اند، مشخص و حذف شده¬اند. سپس با استفاده از نرم¬افزار تفاضل محدود flac 2d v.5، آزمایش¬های سه¬محوری انجام شده روی مصالح هسته سد شبیه¬سازی شده تا پارامترهای مورد نیاز مدل¬های عددی به دست آید. نهایتاً با بهره¬گیری از سه مدل رفتاری، دانکن- چانگ (هایپربولیک)، موهر کولمب و کم- کلی اصلاح¬شده، مدل عددی سد آزاد برای مراحل مختلف ساخت، به صورت مرحله به مرحله، تهیه شده و مقادیر تنش¬های وارده ناشی از خاکریزی¬ها و فشارهای آب منفذی ایجاد شده در هسته و همچنین نشست¬های صورت گرفته در بدنه سد بدست آمده است. نتایج حاصل از مدل¬های فوق با مقادیر ثبت شده توسط ابزار دقیق¬های سالم مطابقت داده شده¬اند تا میزان دقت مدل¬ها و صحت نتایج آنها مشخص گردد. نتایج بررسی¬ها حاکی از آن است که، در زمینه تنش¬ها مدل موهر کولمب نسبت به سایر مدل¬ها نتایج بهتری را نشان داده و از طرف دیگر مدل دانکن- چانگ نیز به¬جز در نواحی واقع در محور تقارن هسته، در دیگر نقاط دقت خوبی دارد و در این نواحی نتایجی نزدیک به مدل موهر کولمب را نشان می¬دهد، همچنین مدل کم- کلی اصلاح¬شده در زمینه تنش¬ها نتایج قابل قبولی ارائه کرده اما در مقایسه با مدل موهر کولمب عملکرد ضعیف¬تری داشته است. در زمینه نشست¬ها در درجه اول مدل دانکن-چانگ نتایج بهتری از دیگر مدل¬ها را ارائه کرده و همچنین مدل کم-کلی اصلاح شده عملکر د خوبی داشته است اما مدل موهر کولمب به نسبت سایر مدل¬ها در نشان دادن نشست ضعیف¬تر عمل کرده¬است. در زمینه فشار آب منفذی مدل¬های موهر کولمب و دانکن-چانگ نتایج بهتری نسبت به مدل کم-کلی ارائه کردند. همچنین مدل کم- کلی اصلاح¬شده برای قسمت¬های فوقانی هسته عملکرد مناسبی نداشته است .

در این پژوهش به بررسی اثر پیش تنیدگی زیر پی دایره ای در خاک مسلح پرداخته شده است. که در آن پارامترهای ثابت خاک عبارتست از وزن مخصوص ، زاویه ی اصطکاک داخلی، بارگذاری روی پی، قطر پی، جنس ژئوگریدها، نوع لایه های خاک، شامل 8متر ماسه نسبتا متراکم و 17 متر ماسه شل می باشد. همچنین نیروهای پیش تنیدگی 0.1، 0.2، 0.3، 0.4 کیلونیوتن بر متر با فاصله های قائم به ترتیب 0.5، 1.5، 2.5، 3.5 متر با سختی های محوری 7e+0.4، 8e+0.4، 9e+0.4، 1e+0.5 کیلو نیوتن بر متر و در مجموع 64 مدل هندسی توسط نرم افزار plaxis بررسی شده است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر این 3 پارامتر بر تنش ها ، کرنش های افقی و قائم، نشست و جابجایی و بررسی نقاط پلاستیک در خاک است. روش اجرا به این صورت است که 2لایه ژئوگرید به فاصله های ذکر شده در بالا از زیر پی و ژئوگرید اول جایگذاری می شوند سپس بار اعمالی ساختمان 6 طبقه به میزان 96 کیلو نیوتن بر متر مربع اعمال می گردد. با خروجیهایی که از نرم افزار بدست می آید نتیجه می گیریم که فاصله ی 1.5 متر فاصله ی بهینه است و هرچه نیروی پیش تنیدگی و سختی محوری افزایش یابد نشستهای افقی کاهش می یابد و همچنین شاهد کاهش تنشهای اعمالی و جابجایی ها و کاهش نقاط پلاستیک در مدلها خواهیم بود.