بررسی سیستم میخ کوبی شده از جنبه های مختلف طراحی و اجرایی با در نظر گرفتن اثر پارامترهای مختلف مثل فاصله میخ های مجاور، شیب میخ ها و یا خصوصیات خاک، میخ و پوشش می تواند به طراحی بهینه سیستم کمک کند. مطالعات با مدل سازی عددی به کمک نرم افزار تفاضل محدود و دوبعدی (کرنش مسطح) flac انجام می شود. به کمک برنامه نویسی در fish که در این بسته نرم افزاری وجود دارد، می توان رفتارهای واقعی و غیرخطی خاک را تا حد قابل قبولی مدل کرد. هدف اصلی، بررسی عملکرد دیوارهای میخ کوبی شده بلند و طراحی بهینه و کاربردی کردن آنها در مناطقی است که سازه های مجاور به تغییرشکل حساس هستند.پس از معرفی اجزای مختلف یک سیستم میخ کوبی شده و معرفی انواع گسیختگی موجود، به اختصار به بررسی اندرکنش خاک و میخ و نحوه تخمین ظرفیت بیرون کشش میخ پرداخته شده است. اکثر مطالعات آزمایشگاهی انجام شده در این زمینه مربوط به بررسی تأثیر پارامترهایی نظیر دانسیته خاک، میزان سربار و زبری سطح تماس بین خاک و میخ و اینکه چگونه می توان اندرکنش خاک و میخ را در آزمایشگاه مدل نمود، می باشد. بخش دیگری از تحقیقات آزمایشگاهی نیز مربوط به تعیین نیروی کششی فعال شده درون میخ ها و توزیع فشار افقی پشت دیوار است. با دقت در فعالیت های گذشته مشخص می شود که هیچ گاه مطالعات جامع و کاملی در مورد تأثیر عوامل مختلف نظیر خصوصیات میخ، دوغاب، پوشش و خاک بر روی عملکرد دیوار و نحوه تغییرشکل های آن انجام نشده است. مطالعات عددی انجام شده نیز تنها به مدل سازی سیستم و عملکرد آن و مقایسه با نتایج واقعی پرداخته است و هیچ گاه مطالعات پارامتریک گسترده ای که در برگیرنده تأثیر پارامترهای مختلف در طراحی باشد انجام نشده است. نتایج مدل سازی نشان داد که پایدارسازی گودهایی که در مجاورت سازه های حساس قرار دارند به کمک روش میخ کوبی مستلزم رعایت نکات زیر می باشد. در نظر گرفتن طول h0.9 برای میخ ها برای گودهای تا ارتفاع 15 متر و h1.1 برای گودهای بلند تر، درصورتیکه شرایط اقتصادی اجرایی و محیطی اجازه استفاده از میخ هایی با چنین طولهایی را بدهد.افزایش قطر میخ ها تا حدامکان بدون نیاز به افزایش ضخامت دوغاب روی آن و اجرای میخ ها بصورت افقی و یا با شیب کم و حداکثر تا زاویه 10 درجه زیر افق، مشروط به آنکه بتوان تمام مراحل دوغاب زنی را کنترل نمود. کاهش فاصله میخ گذاری، بخصوص در گودهای عمیق، حداکثر تا 1 متر و نهایتاً پایین نگه داشتن ضخامت پوشش در گودهای عمیق.همچنین می توان با توجه به شرایط اقتصادی، اجرایی و ارتفاع دیوار، با ایجاد سکو از تغییرشکل های افقی به میزان قابل توجهی کاهش داد.درصورتیکه نتوان از موارد فوق برای بهینه سازی طراحی استفاده نمود، می توان با اجرای یک و یا دو ردیف مهار پیش تنیده تغییرشکل ها را کاهش داد.

هدف اصلی در این پایان نامه، بررسی اثر پارامترهای مختلف بر پاسخ لرزه ای دیوارهای میخ کوبی شده می باشد. این مطالعه شامل سه قسمت بوده (1) مدل سازی عددی در شرایط استاتیکی و دینامیکی با استفاده از نرم افزار دو بعدی flac (2) بررسی اثر پارامترهای مختلف بر رفتار لرزه ای سیستم میخ-کوبی (3) ارایه دستورالعمل برای طراحی بهینه سیستم های میخ کوبی شده در حالت های استاتیکی و دینامیکی. برای پیش بینی رفتار سیستم های میخ کوبی شده در برابر زلزله نیاز به مدل سازی دقیق و پیشرفته می-باشد. برای نیل به این مقصود، و مشابه سازی شرایط واقعی این نکات در نظر گرفته شده است: اول، استفاده از مدل رفتاری هیپربولیک غیر خطی برای خاک و مدل رفتاری هیستریتیک غیر خطی در حالت دینامیکی، دوم در نظر گرفتن اندرکنش خاک و میخ، سوم ساخت مرحله به مرحله مدل عددی و حل آن در هر مرحله برای رسیدن به تعادل استاتیکی و سپس اعمال شتاب سینوسی به آن، چهارم، استفاده از مرزهای مناسب برای حل مشکل بازگشت امواج دینامیکی و پنجم، بررسی درستی عملکرد مدل با مقایسه نتایج تحقیقات گذشته در دو حالت استاتیکی و دینامیکی. بررسی رفتار دیوارهای میخ کوبی شده در برابر زلزله موضوعی نسبتاً جدید می باشد. با بررسی ادبیات فنی ملاحظه شد که اکثر مطالعات صورت گرفته آزمایشگاهی بوده و مطالعه عددی که طیف وسیعی از پارامترهای موثر بر رفتار دیوار را در نظر گرفته باشد موجود نیست. در حالت استاتیکی، مدل عددی ساخته شده توسط محقق قبلی و در حالت دینامیکی نتایج با مدلی آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج در حالت استاتیکی و دینامیکی با مدل ساخته شده در flac سازگاری خوبی را نشان می دهند. برای بررسی اثر پارمترهای مختلف بر پاسخ لرزه ای دیوارهای میخ کوبی شده مطالعات پارامتریک صورت گرفت. این پارامترها خصوصیات خاک مسلح شده شامل زاویه اصطکاک، چسبندگی، مشخصات الاستیک خاک (?, e) و میرایی خاک (?)، خصوصیات و هندسه میخ ها شامل طول، قطر و زاویه قرارگیری، شتاب پایه زلزله با بررسی حداکثر دامنه (a_g) و فرکانس (f) و سرباره ها متفاوت می باشند. نتایج این تحقیق نشان داد که کاهش فاصله افقی میخ ها از یکدیگر و افزایش طول آنها در صورت صرفه اقتصادی تاثیر زیادی بر کاهش تغییر شکل های افقی ایجاد شده در سیستم تحت اثر بار لرزه ای دارد. همچنین افزایش قطر میخ ها و در نظر گرفتن زاویه ای بین 10 تا 20 درجه زیر سطح افق نیز بر کاهش تغییر شکل های افقی دیوار موثر می باشد. از نتایج این مطالعه می توان در طراحی بهینه سیستم های میخ کوبی شده در برابر زلزله استفاده نمود. در نهایت برای اطمینان از کاربردی بودن نتایج این تحقیق دیوار میخ کوبی شده saint-remy در فرانسه مدل سازی شده و اثر زلزله های منجیل و طبس همچنین شتاب سینوسی وارده با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج این تحلیل نشان داد همانطورکه انتظار می رفت دیوار میخ کوبی شده مورد مطالعه پاسخ مناسبی در برابر نیروهای وارده در اثر زلزله از خود نشان داده است.

در این تحقیق رفتار دینامیکی شمع ها و فرکانس طبیعی آنها، و همچنین رفتار پی ماشین آلات مورد توجه قرار گرفته و بررسی شدند. بدینترتیب که در ابتدا به بیان مقدماتی درباره انواع ماشین آلات و پی آنها پرداخته شده و سپس شرح مختصری از تحقیقات مرتبط گذشته وادبیات فنی ارایه گردیدند. در ادامه ضمن معرفی مدل عددی اجزای محدود و کنترل صحت عملکرد آن با کمک روش های موجود در ادبیات فنی و نتایج آزمایشگاهی و صحرایی، مروری اجمالی بر مدل سازی رفتار استاتیکی و دینامیکی شمع و گروه شمع به انجام رسید. برای رسیدن به هدف نهایی این تحقیق یعنی بررسی رفتار دینامیکی گروه شمع تحت بار تناوبی ناشی از ماشین آلات چرخشی ، با برگزیدن یک روش عددی مناسب تحلیل هایی صورت گرفت تا با کمک آنها، حالات مختلف نوسان گروه شمع و اثر پارامترهای مختلف بر آن روشن گردد. انتخاب مدل مناسب برای تحلیل خاک نیز با استفاده از پیشنهاد تحقیقات گذشته و همچنین بررسی های مقدماتی رفتار خاک در مراحل اولیه انجام شد. در نهایت خاک با مدل دراکرپراگر مدل سازی شده و در آن حالاتی همچون رفتار غیر خطی و غیر الاستیک و میرایی خاک مورد توجه قرار گرفتند. در بخش مطالعه موردی رفتار دینامیکی گروه شمع توربوژنراتور پروژه فجر 2 در جنوب کشور مورد توجه قرار گرفت. بدین منظور ابتدا ضمن معرفی طرح نیروگاه حرارتی فجر 2 در منطقه ویژه اقتصادی ماهشهر و سپس خصوصیات هندسی پی توربوژنراتور نیروگاه و شرایط ژیوتکنیکی محل، طرح پی بررسی شده و ضمن انجام مطالعات پارامتریک بر روی گروه شمع، نتایج حاصل از مدل دینامیکی و رفتار آن ارایه شدند. از اهم نتایج بدست آمده می توان به وقوع رزنانس گروه شمع در فرکانس های دور از فرکانس کاری دستگاه و همچنین تغییر مکان های آن تحت بار تناوبی خارج از مرکز اشاره کرد.

با توجه به استفاده روز افزون از تکنولوژی خاک مسلح در ساخت کوله پل ها، دیوارهای خاک مسلح و تثبیت زمین های سست در سطح جهان و نیز نوپا بودن این صنعت در کشور، تمرکز بر مطالعه رفتار عمومی این گونه سازه ها و در مورد خاص، رفتار اندرکنشی ژیوگریدها به عنوان یکی از رایج ترین مسلح کننده ها با توده خاک لازم و ضروری به نظر می رسد. در این راستا برای نخستین بار در کشور، دستگاه بیرون کشش مسلح کننده از داخل خاک در دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه صنعتی امیرکبیر در یک کار گروهی دانشجوی دکترا و کارشناسی ارشد ساخته و راه اندازی شد تا انجام مطالعات اولیه بر روی رفتار متقابل خاک و ژیوگرید تحت اثر بارهای استاتیکی در قالب رساله کارشناسی ارشد میسر شود. برای نیل به هدف مذکور، با مطالعه دقیق ادبیات فنی مرتبط و پس از انجام آزمایش های پایه، کالیبراسیون و تکرار پذیری، آزمایش های متنوع و جامعی برنامه ریزی گردید. در این آزمایشها اثر پارامترهای مختلف موثر بر طرح نظیر مقدار سربار قایم، تراکم و دانه بندی خاک، سرعت بیرون کشش، طول و عرض نمونه ژیوگرید و مشخصات هندسی و مکانیکی ژیوگرید بحث و بررسی شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش سربار قایم، طول مدفون و عرض ژیوگرید، با وجود افزایش مقاومت نهایی بیرون کشش، ضریب اندرکنشی خاک و ژیوگرید کاهش می یابد. در حالی که با افزایش اندازه دانه ها مقاومت بیرون کشش و ضریب اندرکنش خاک و ژیوگرید به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. در بازه گسترده ای از مقادیر سرعت بیرون کشش، تغییر محسوسی در مقاومت نهایی مشاهده نشد. همچنین با استناد بر نتایج آزمایشها می توان اشاره کرد در ژیوگریدهای یک سویه مکانیزم پسیو و در ژیوگریدهای دوسویه مکانیزم اصطکاکی تشکیل دهنده قسمت عمده مقاومت بیرون کشش هستند. با مقایسه نتایج این آزمایش ها با نتایج حاصل از روش های تحلیلی موجود در ادبیات فنی، روش تحلیلی اصلاح شده ای برای تخمین مقاومت بیرون کشش ژیوگریدهای یک سویه پلیمری ارایه شده است که تقریباً در همه موارد تطابق مناسبی بین نتایج حاصل از این روش و نتایج آزمایشگاهی مشاهده می شود.

در این مجموعه پس از مقدمه در فصل دوم مطالعات انجام شده در مورد خاکهای سیمانی شده مرور خواهد شد. این مطالعات شامل دو قسمت مونوتنیک و سیکلیک است که به تفکیک ارایه خواهد گردید. در ادامه و در فصل سوم به معرفی دستگاه استوانه توخالی سیکلی بزرگ مقیاس و روش نمونه سازی می پردازیم این فصل شامل آشنایی با قسمتهای مختلف نرم افزار و سخت افزار در دستگاه سه محوری و روش آماده سازی و عمل آوری نمونه های استوانه ای 15*30 سانتی متری و نیز روشهای اشباع و تحکیم نمونه ها است. در فصل چهارم و پنجم نتایج آزمایشهای سه محوری مونوتنیک و سیکلیک ارایه می شود که شامل نمودارهای تنش تفاضلی کرنش محوری فشار آب حفره ای اضافی کرنش محوری نمودارهای مسیر تنش موثر و نیز نمودارهای تغییرات چسبندگی با درصد سیمان تغییرات سختی برشی سکانتی با تعداد سیکلها در آزمایشهای سیکلیک است در فصل ششم نتایج آزمایشهای سه محوری مونوتنیک با آزمونهای برجایی که بر روی خاک همین منطقه صورت گرفته است مقایسه شده و میزان تطبیق آزمایش بر روی نمونه های بزرگ سیمانی شده مصنوعی با آزمایشهای برجا مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

برای شبیه سازی پاسخ شمع تحت یک ضربه چکش از یک مدل پیوسته با تقارن محوری بر مبنای تفاضل محدود استفاده شده است. بر خلاف سیستمهای مرسوم جرم-فنر-میراگر، مدل پیوسته ساخته شده اثرات میرائی شعاعی را لحاظ نموده و همچنین بین میرائی شعاعی و میرائی ویسکوز تفاوت قائل می شود. اثرات میرائی ویسکوز در فصل مشترک جداری شمع-خاک با تغییرات پارامترهای مقاومت برشی استاتیکی بصورت تابعی از سرعت بین شمع و خاک حین شمع کوبی در مدل منظور شده است.

یکی از روش¬های تقویت زمین و بهسازی سازه¬ها، استفاده از ریزشمع¬ها است. عملکرد ریزشمع¬ها مانند ریشه¬های درختان است. ریزشمع¬ها معمولا تحت بارگذاری محوری(کششی یا فشاری) قرار می¬گیرند. آنها همچنین می¬توانند تحت بارگذاری جانبی نیز جهت تقویت مورد استفاده قرار گیرند. ریزشمع¬ها به علت داشتن قطر کوچک، بیشتر به صورت شمع اصطکاکی عمل می¬کنند. در این پایان¬نامه ساز¬و¬کار انتقال بار ریزشمع¬ها تحت بار محوری استاتیکی با استفاده از مدلسازی عددی بررسی شده¬است. نرم¬افزار اجزا محدود abaqus-3d که نرم¬افزار قدرتمندی برای مدلسازی محسوب می¬شود، در این بررسی مورد استفاده قرار گرفته¬است. در این مطالعه ریزشمع منفرد و گروه ریزشمع هردو مورد مطالعه قرار گرفته¬اند. رفتار خطی و غیرخطی به ترتیب به ریزشمع¬ها و خاک اختصاص داده شده¬است. مدلسازی عددی با داده¬های معتبر صحت¬سنجی گردیده است. سپس مدل صحت¬سنجی¬شده جهت بررسی اثر پارامترهای مختلف روی سیستم ریزشمع-¬ خاک در ریزشمع منفرد و گروه ریزشمع مورد استفاده قرار گرفته¬است. در سیستم ریزشمع منفرد پارامترهای چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک و همچنین ابعاد ریزشمع تغییر داده شده¬اند. در مورد گروه ریزشمع علاوه بر پارامترهای ذکر شده در قبل، ابعاد گروه ریزشمع نیز تغییر یافته¬است. نتایج نشان می¬دهد که ظرفیت باربری ریزشمع¬ها با افزایش پارامترهای مقاومتی خاک و ابعاد هندسی ریزشمع افزایش می¬یابد. در مورد گروه ریزشمع نیز اثر افزایش فاصله ریزشمع¬ها بر روی ظرفیت باربری وکاهش نشست گروه ریزشمع نیز بررسی شده-است.