رساله حاضر تحقیقی پیرامون توزیع فشار آب حفره ای در مصالح مخلوط رس-سنگ دانه اشباع و اثر سنگ دانه ها بر این توزیع می باشد. در ابتدا مرور مختصر و جامعی از ادبیات فنی در زمینه مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی بر روی این مصالح صورت پذیرفته است. در ادامه آزمایشات متعددی با بهره بردن از تجهیزات پیشرفته جهت اندازه گیری فشار آب حفره ای درون نمونه صورت پذیرفته اند. این آزمایشات به صورت کیفی بیانگر ایجاد ناهمگنی در توزیع فشار آب حفره ای در اثر حضور دانه ها در مصالح رسی می باشند. در آزمایشات صورت گرفته، قرار گرفتن دانه ها در کنار سنسور های درون نمونه ای منجر به افزایش فشار آب حفره ای اندازه گیری شده توسط این سنسورها در مقایسه با نمونه های خالص رسی می باشند. تجربیات آزمایشگاهی این رساله حاکی از وجود محدودیت های فنی فراوان برای اندازه گیری دقیق این ناهمگنی به صورت کمی می باشد. در ادامه تحقیق تحلیل های عددی دو و سه بعدی جامعی بر روی رفتار این مصالح در بارگذاری های مونوتونیک و سیکلی صورت پذیرفته است که به روشنی اثر وجود دانه ها را در ایجاد ناهمگنی در توزیع فشار آب حفره ای نشان می دهد. در تحلیل های سه بعدی صورت گرفته ، فضای محصور بین دانه های قرار گرفته در امتداد بارگذاری (مسیر فشار)، فضای محصور بین دانه های قرار گرفته عمود بر امتداد بارگذاری (مسیر کشش) و فضای دور از دانه ها (نقاط آزاد) مورد مطالعه قرار گرفته اند. تحلیل های دو بعدی نیز نشان داد که در مسیر فشار، فشار آب حفره ای بیش از نقاط آزاد، و در مسیر کشش، فشار آب حفره ای کمتر از نقاط آزاد می باشند. این تفاوت فشار آب حفره ای با گذشت زمان به سمت تعادل پیش می رود که سرعت این بازتوزیع به نفوذپذیری مصالح و فرکانس بارگذاری بستگی دارد. تحلیل های متعدد صورت گرفته در این مطالعه شامل محدوده وسیعی از مقادیر نفــوذپذیری مصالح (k = 3*10-8 m/s تـا k = 3*10-12 m/s) و دامنه کرنش تناوبی (0.1% تا 1.5%) در فرکانس های متنوع (0.1 تا 2 هرتز) بارگذاری می باشد. این تحلیل ها بیانگر آنند که هر چند در محدوده وسیعی از مقادیر پارامترهای فوق، فشار آب حفره ای اضافی ایجاد شده یا اندک است و یا در چند ثانیه بازتوزیع می شود، اما در فرکانس های بالای بارگذاری و نفوذپذیری های اندک مصالح رسی (مقادیر کمتر از 10-10 m/s)، افزایش فشار آب حفره ای در مسیر فشار نسبت به نقاط آزاد قابل توجه است و بازتوزیع آن در زمان نسبتاً طولانی (تا چند دقیقه) رخ می دهد. در چنین شرایطی در نظر گرفتن توزیع غیر همگن فشار آب حفره ای در بررسی پایداری ابنیه خاکی حاوی مخلوط رس - سنگ دانه ضروری است که بایستی بر اساس بررسی های تحلیلی تکمیلی و قضاوت مهندسی صورت پذیرد.

حالت افت سریع تراز آب مخزن سد از مواردی است که در طول عمر یک سد ممکن است به دفعات اتفاق بیفتد به همین دلیل یکی از عوامل اصلی در طراحی شیب بالا دست ، حالت تخلیه سریع مخزن است. در این حالت شیب بالا دست در شرایط بحرانی قرار گرفته وممکن است شیب ناپایدار گردد هنگامی که آب مخزن سد بطور ناگهانی افت می کند، سطح آب در داخل پوسته بالادست ( بدنه سد) همزمان با تراز آب مخزن کاهش نمی یابد و ذایل شدن فشار آب حفره ای محبوس شده در پوسته بالادست بعد از مدتی ازافت تراز آب مخزن سد اتفاق می افتد در این حالت فشار آب حفره ای در داخل پوسته بالادست باعث کاهش مقدار تنش موثر ?=?-u می شود. البته قابل ذکر است که در هنگام تخلیه آب مخزن ، فشار هیدرواستاتیکی موجود در سطح پوسته شیب بالادست کاهش می یابد و در هنگام تخلیه کامل فشار هیدرواستاتیکی متعادل کننده داخل بدنه سد همچنان در سطح شیب بالادست اثر می کند. واین دو عوامل باعث کاهش ضریب پایداری شیب بالا دست می شود. در این پژوهش روش تحلیل و شبیه سازی مسائل مربوط به حرکت آب در خاک مبنی بر روش اجزای محدود و روش تحلیل پایداری مدل مبنی بر روش تعادل حدی می باشد. توزیع فشار آب حفره ای و ضریب اطمینان سد همگن در سه نمونه از خاک clو sm وsc به ترتیب بوسیله نرم افزار seep/w و slope/w (زیر مجموعه نرم افزار geo studio 2007) محاسبه شده و سپس نتایج حاصل از تحلیل در نرم افزار excel بصورت نمودار رسم می شود و آنگاه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

موضوع اصلی این پایان نامه پیرامون تونل های واقع شده در تکیه گاه سدها مانند تونل آب رسان به نیروگاه تولید برق و یا تونل انحراف آب می باشد؛ تونل هایی که به منظور انتقال آب ایجاد می گردند. در تکیه گاه هایی با توده سنگ ضعیف و هوازده، تونل سازی نیاز به ملاحظات ویژه دارد تا برای تامین پایداری تونل از هزینه های اضافی جلوگیری شود. تونل های آب رسان نیروگاه که از نوع تونل های تحت فشار می باشند و در اعماق زیاد از سطح زمین حفر می شوند، دو تنش بزرگ را پس از حفر و بهره برداری تحمل می کنند: 1. فشار زمین 2. فشار آب داخلی. برای پایدار سازی این تونل ها اغلب از لاینینگ بتنی استفاده می شود. اما در سنگ های هوازده و مناطق ضعیف به ویژه در شرایط سنگ فشارنده (توده سنگ در اعماق بیش از 150متر)، افزایش قابل توجه ضخامت لاینینگ هزینه های اجرای لاینینگ و حفاری را افزایش می دهد. این تحقیق پایدارسازی محیط پیرامون تونل را با بکارگیری سیستم نیلینگ در مقایسه با لاینینگ بتنی تنها، پیشنهاد می کند، و پارامتر های موثر بر پایداری تونل و محدوده کاربرد این روش را مورد بررسی قرار داده است. این مطالعه به کمک مدل سازی عددی در نرم افزارهای flac 2d و nx midas gts انجام شده است. نتایج بررسی نشان از عملکرد قابل قبول سیستم پایدارکننده پیشنهادی دارد.