حفاری تونل در زمین های نرم زیر سطح آب زیرزمینی، باعث اندرکنش بلند مدت بین پوشش تونل و زمین اطراف می شود. فاکتورهای متفاوتی مانند نفوذپذیری خاک اطراف و شرایط مرزی در محیط تونل، اندرکنش تونل و خاک اطراف را در زمان به تعادل رسیدن فشار آب حفره ای بعد از ساخت تونل، کنترل می کنند. طراحی پوشش تونل های واقع در زیر سطح آب زیرزمینی نیازمند مشخص بودن توزیع فشار آب حفره ای در اطراف تونل، نیروهای محوری، ممان خمشی و تنش های ایجاد شده در پوشش در اثر تغییر پارامترهای ژئوتکنیکی زمین می باشد. در این پایان نامه سعی شده تا با تمرکز بر پارامتر فشار آب حفره ای، تاثیر شرایط زهکشی در دیواره تونل بر توزیع فشار آب حفره ای و همچنین تغییرات فشار آب حفره ای ناشی از تحریکات لرزه ای مورد بررسی قرار گیرد. به عبارت دیگر در شرایط استاتیکی اثر تغییرات عمق و قطر تونل و همچنین جابه جایی تراز آب زیرزمینی بر توزیع فشار آب حفره ای و تنش های پوشش و در شرایط دینامیکی اثر تغییرات فرکانس و ماکزیمم شتاب تحریک لرزه ای بر اضافه فشار آب حفره ای دینامیکی ارزیابی شد. تحلیل همبسته هیدرولیکی-مکانیکی با استفاده از نرم افزار عددی flac2d انجام شد و مدل رفتاری موهر-کولمب برای مصالح در شرایط استاتیکی و مدل رفتاری فین برای مدل سازی اضافه فشار حفره ای دینامیکی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به دست آمده از تحلیل همبسته هیدرولیکی-مکانیکی نشان می دهند که شرایط مختلف زهکشی، توزیع فشار آب حفره ای و در نتیجه تنش های پوشش را تحت تاثیر قرار می دهند. زهکشی فشار آب حفره ای باعث کاهش تنش های محوری ایجاد شده در پوشش ثانویه شده و با بالا آمدن تراز آب زیرزمینی، میزان کاهش در تنش محوری افزایش می یابد. همچنین وجود لایه زهکش بین پوشش اولیه و نهایی در تونل های نسبتاً کم عمق و با تراز آب زیرزمینی بالا کارآمد تر بوده و تا حد زیادی از فشار آب وارد بر پوشش نهایی می کاهد. این امر به دلیل افزایش دبی ورودی به سیستم زهکشی و استفاده بهینه از ظرفیت تخلیه فیلتر می باشد. همچنین به دلیل فشردگی لایه زهکش در اثر افزایش وزن روباره و در نتیجه کاهش ظرفیت تخلیه آن، در اعماق بیشتر عملکرد لایه زهکش کاهش می یابد. کاهش ظرفیت فیلتر ناشی از کاهش نفوذپذیری یا کاهش ضخامت منجر به افزایش بار فشار آب حفره ای وارد بر پوشش، کاهش جریان شعاعی به سمت تونل و کاهش دبی تخلیه شده در سیستم زهکشی می شود. همچنین فشار آب حفره ای تولید شده ناشی از بارگذاری لرزه ای وابسته به فرکانس و ماکزیمم شتاب موج ورودی می باشد. افزایش فرکانس بارگذاری موجب کاهش تنش های پوشش و فشار آب حفره ای شد. همچنین با افزایش ماکزیمم شتاب بارگذاری، تنش های پوشش و فشار آب حفره ای اضافی، افزایش یافتند.

طراحی و اجرای فضاهای زیرزمینی به طور کامل وابسته به خواص ژئومکانیکی توده ‏سنگ و ویژگیهای آزمایشگاهی نمونه های سالم سنگ می باشد و اعتبار این طراحی‏ها به دقت اطلاعات ورودی و اینکه تا چه حد بیانگر رفتار واقعی سنگ باشند، بستگی دارند. بیان دقیق و کمی ساختارهای زمین‏شناسی، پارامترهای ژئومکانیکی سنگ‏های برجا و میدان تنش اولیه کار دشواری است. لذا دور از انتظار نیست که علیرغم استفاده از بررسی‏های زمین‏شناسی دقیق و تحلیل‏های عددی پیچیده، رفتار واقعی سازه‏های مذکور، متفاوت با رفتار پیش‏بینی شده آنها باشد. با ابزاربندی سازه و تحلیل برگشتی می‏توان اطلاعات زمین‏شناسی و پارامترهای ژئومکانیکی را مورد ارزیابی مجدد قرار داد و اختلاف بین رفتار واقعی و پیش‏بینی شده سازه مورد نظر را به حداقل رساند. این عمل از طریق ایجاد مدل‏های عددی مکرر با پارامترهای ژئومکانیکی متفاوت و بررسی روند تغییرات تابع خطا انجام می‏شود. در بسیاری از موارد تحلیل برگشتی به عنوان یک روش مشاهده ای مدرن، تکنیکی مفید جهت ارزیابی رفتارمکانیکی پارامترهای توده سنگ می باشد. در علم ژئوتکنیک تحلیل برگشتی می تواند به همان اندازه روش‏های مستقیم کاربرد داشته باشد. در حقیقت این تکنیک یکی از فرایندهای برجسته جهت ارزیابی پارامترهای طراحی جهت ارزیابی مجدد اطلاعات زمین شناسی و پارامترهای ژئومکانیکی ورودی طراحی، بررسی پایداری سازه و تشخیص نقاط ضعف طراحی تحکیم می باشد، همچنین این روش به عنوان یک ابزار قوی برای ارزیابی و تحلیل داده های اندازه گیری شده صحرایی شناخته شده است. سد و نیروگاه تلمبه ذخیره ای سیاه بیشه در فاصله 125کیلومتری شمال شرقی تهران با هدف اصلی ایجاد تعادل در برق مصرفی کشور در ساعات پر بار و کم بار مصرف، در حال احداث می باشد. سازه مغار نیروگاه به طول130متر و عرض22متر و ارتفاع 42 متر بوده و ابزارهای دقیق مورد استفاده در آن شامل کشیدگی سنج میله ای، نیروسنج، همگراسنج نواری و علائم نقشه برداری می باشد که در مراحل مختلف نصب و در فواصل زمانی معین قرائت می گردند. پارامترهای توده سنگ جهت طراحی مغار نیروگاه بر اساس روابط تجربی و آزمایشگاهی و مطالعاتی مختلف توسط مشاوران طرح در نظر گرفته شده است. هدف از انجام تحلیل برگشتی در این تحقیق، تخمین پارامترهای اصلی توده‏ های سنگ میزبان با کمینه کردن اختلاف میان جابجایی‏های ثبت شده توسط کشیدگی ‏سنج‏ها و محاسبه شده توسط مدل عددی و کنترل آن با پارامترهای اولیه منظورشده در طراحی مغار نیروگاه می باشد.

امروزه استفاده از روسازیهای بلوکی بتنی در جهان توسعه چشمگیری یافته و مورد توجه طراحان و مهندسین قرار گرفته است. این روسازی علاوه بر بار پذیری مطلوب تحت بارهای ترافیکی سبک و سنگین، مزایای روسازیهای انعطاف پذیر و صلب را تؤامان دارا می باشد. از مهمترین محاسن روسازی بلوکی بتنی نفوذپذیر، ایجاد شرایط مناسب برای نفوذ آبهای سطحی و هدایت آن به لایه های پایین تر و ذخیره سازی آب به منظور جلوگیری از تشکیل روانآب سطحی و وقوع سیلاب در سطح روسازی می باشد. این روسازی بدلیل سازگاری با طبیعت و تصفیه آلودگی ها با عبور روانآب از لایه ماسه بستر و ماسه درز، مورد توجه طرفداران محیط زیست قرار دارد. در این تحقیق سعی بر آن است که معیار طراحی برای نفوذ و ذخیره سازی آب سطحی در روسازی مورد بررسی قرار گیرد و پارامترهای تاثیرگذار و نحوه تاثیر آنها مطالعه شود. به همین منظور نسبت به طراحی و ساخت دو وسیله آزمایشگاهی برای تعیین میزان نفوذ و ذخیره سازی آبهای سطحی در روسازی بلوکی بتنی اقدام گردید که صحت عملکرد این دستگاهها با روشهای عددی و یا بوسیله مقایسه با سایر مطالعات میدانی صحه گذاری گردید. با نتایج حاصله از این تحقیق می توان مشخصات روسازی و نوع مصالح را به گونه ای انتخاب کرد تا از ایجاد رواناب سطحی جلوگیری گردد ضمن آنکه بارپذیری لازم را نیز داشته باشد.

در سال های اخیر استفاده از شمع ها برای کنترل نشست و از طرفی افزایش ظرفیت باربری پی ها به شکل موثری افزایش یافته است. از این رو نیاز به بهینه سازی این سیستم ها و بررسی عملکرد دقیق تر آن ها یکی از نیاز های امروزه علوم مهندسی می باشد. از طرفی با توجه به قرارگیری ایران در پهنه ای لرزه خیز، بررسی عملکرد این سیستم ها به هنگام زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این بررسی به مطالعه عملکرد پی های مرکب رادیه شمع به عنوان سیستم بهینه شده پرداخته شده است. به این منظور ابتدا تعدادی آزمایش میز لرزه بر روی نمونه کوچک مقیاس پی مرکب رادیه شمع انجام شده و عملکرد این مجموعه در حالت شمع های متصل و منفصل در شتاب های مختلف تحت موج سینوسی بررسی شده است. در ادامه با تدقیق مدل سازی عددی انجام شده با نتایج آزمایشگاهی، عملکرد این سیستم در ابعاد واقعی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. به صورت کلی می توان نتیجه گرفت که سیستم منفصل لنگر کمتری نسبت به سیستم متصل به شمع ها انتقال می دهد و از سویی جا به جایی رادیه در حالت منفصل از جا به جایی رادیه در سیستم متصل بیشتر خواهد بود. از این رو در انتخاب نوع سیستم مورد استفاده باید شرایط پروژه با شرایط عملکردی این مجموعه ها مورد بررسی قرار گیرد.

چکیده ندارد.

روش های مختلفی که برای محاسبه فشار دینامیکی خاک بر روی دیوارهای حائل استفاده می شوند اطلاعات مفیدی در خصوص بارهای لرزه ای وارد بر دیوارهای حائل می دهند. کارآیی این دیوار ها بعد از زلزله مقدار زیادی به تغییر شکل های آنها در خلال زلزله بستگی دارد. در حالیکه تغییر شکل های بزرگ در بعضی دیوارها ممکن است قابل قبول باشد، در بعضی دیگر تغییر شکل های بسیار کوچک تر باعث گسیختگی دیوار می گردند. بنابراین تحلیل هایی که تغییر شکل های دائمی دیوار را در نظر می گیرند ممکن است شاخص مفید تری از عملکرد دیوار به دست دهند. در این تحقیق ابتدا اصول روش های تغییر مکان های محدود که بر اساس تحلیل حالت حدی با اتکاء به تئوری بلوک لغزشی نیومارک می باشد، در طراحی لرزه ای دیوارهای حائل وزنی مورد بررسی قرار می گیرد. در این روش به دیوار اجازه داده می شود که تا حد مشخصی جابجا شود. در نتیجه نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله که بر دیوار وارد می شوند به نسبت حالتی که دیوار ثابت است کاهش یافته و لذا وزن مورد نیاز برای دیوار نیز کاهش خواهند یافت. از آنجا که استفاده از این روش مستلزم تعیین دو ضریب av , aa و نیز مقدار تغییر مکان مجاز دیوار است، با بررسی شرایط لرزه خیزی ایران و جمع آوری داده های به روز شده شتاب نگاری کشور و فیلتر کردن و تصحیح کردن آنها با کمک نرم افزار seismosignal و استفاده از تغییرمکان مجاز، ضرایب مورد نیاز جهت تعیین kh (ضریب شتاب افقی زلزله) تعیین می شوند. در نهایت یک نقشه پهنه بندی از av , aa برای کشور ایران ارائه می شود که با استفاده از آن و تعیین تغییرمکان مجاز مورد نظر می توان ضریب لرزه ای را برای طراحی دیوار حائل وزنی در هر نقطه از کشور به دست آورد.

در چند دهه اخیر استفاده از جداسازی پی در ساختمان ها به طور چشمگیری افزایش یافته است. هدف از جداسازی، کاهش انرژی منتقل شده از تحریک زمین به سازه بواسطه استفاده از تکیه گاه هایی با سختی پایین می باشد. این امر موجب باقی ماندن سازه در حالت الاستیک و کاهش میزان خسارت وارد به سازه می گردد. از آنجا که غالب سازه های جداسازی شده به علت تأثیر بیشتر جداسازی، کوتاه و یا میان مرتبه می-باشند، با این حال درسازه های بلند به علت آسایش ساکنین و نیز کنترل برش پایه از آن استفاده می شود. یکی از انواع این جداسازها، جداساز یونیورسال می باشد که ترکیبی از جداساز لاستیکی و اصطکاکی است. در طی سالیان گذشته برروی انواع جداسازهای پی تحقیق و بررسی های زیادی انجام شده است ولی اغلب در این گونه مدلسازی ها اندرکنش خاک-پی-جداساز-سازه در نظر گرفته نمی شود. در این پروژه سازه های بلند با جداسازی پایه ای ازنوع جداساز یونیورسال در نرم افزار sap2000 مدل شده است. در این مدل سعی شده تا خاک زیر پی توسط روابط تجربی p-y در شمع ها مدل گردد. بر اساس بررسی های انجام شده مدل ساخته شده در نرم افزار sap2000 دقت کافی و مناسب برای استفاده در این پروژه را دارد. در این تحقیق خاک در چهار نوع مختلفف c1 (رس نرم)، c2 (رس متراکم) ، s1 ( ماسه غیر متراکم ) و fixed ( بدون در نظر گرفتن خاک) مدل گردیده است. نتایج به دست آمده از تحلیل ها نشان می دهند که تأثیر جداسازی در اجزای زیرین سازه، مانند پی و شمع ها بیشتراست. البته این امر تأثیر اندکی بر میزان برش پایه نیز داشته است. ولی در کاهش شتاب های منتقل شده به طبقات تأثیر چندانی نداشته است.

با توجه به اهمیت آثار باستانی و بناهای تاریخی که مبین تمدن و قدمت تاریخی هر ملتی محسوب می گردد و همچنین با توجه به سرعت گرفتن تخریب بناهای باستانی در دهه های اخیر به علت آلودگی های زیست محیطی ناشی از فعالیت های بشر، بحث مرمت و مقاوم سازی بناهای تاریخی اهمیت ویژه ای یافته است. از میان روشهای مقاوم سازی که جنبه کاربردی دارد می توان به استفاده از تزریق مواد شیمیایی در بنا اشاره نمود. از مواد شیمیایی قابل تزریق می توان به پلیمرها، دوغاب سیمان و دوغاب آهک اشاره نمود که با توجه به سازگاری بیشتر دوغابهای سیمان و آهک از جنبه فیزیکی با مصالح بنای اصلی تأکید بیشتر بر استفاده از دوغاب سیمان به علت ایجاد مقاومت بیشتر و سریعتر نسبت به دوغاب آهک می باشد. از آنجایی که تزریق دوغاب باعث ایجاد یکپارچگی و پیوستگی مصالح در بنا می گردد، سبب انتقال بهتر نیروهای فشاری به زمین و جلوگیری از ایجاد تنشهای کششی در بنا می گردد. تزریق دوغاب علاوه بر یکپارچگی بنا سبب چسبندگی داخلی بیشتر مصالح و افزایش مقاومت فشاری و برشی بنا می گردد. اما از آنجائیکه از مهمترین عوامل تخریب بناها در ایران زلزله می باشد، افزایش مقاومت برشی بنا جهت مقابله با نیروهای جانبی زلزله اهمیت ویژهای در بناهای تاریخی را بخود اختصاص میدهد. لذا در این تحقیق نسبت به دسته بندی مصالح بناهای تاریخی ایران که عموماً شامل آجر با ملاتهای گچ خاکی و ماسه آهکی می باشد، اقدام گردید، سپس سه نوع دوغاب آهک ، آهک- سیمان و سیمان در نمونه های ساخته شده با مصالح فوق به تفکیک با رعایت ضوابط مربوطه تزریق گردید، و برروی نمونه های تزریق شده آزمایشات برش انجام گردید که مقایسه نتایج آزمایشات نسبت به حالت تزریق نشده حاکی از افزایش پارامترهای مقاومتی، افزایش دانسیته و کاهش انعطاف پذیری بنا میباشد.

در سال های اخیر تحقیقات بسیاری برروی درک روابط بین خصوصیات بنیادی بار جانبی دینامیکی وارد بر شمع ها، انجام شده است. اگرچه پیشرفت قابل توجهی درتوسعه روش های تحلیل و درک پدیده های اندرکنش دینامیکی شمع – خاک بوجود آمده، هنوز هم تحقیقات بسیاری در زمینه مطالعه پارامتر های اصولی در این زمینه انجام می دهند. با توجه به امکانات نرم افزاری موجود، انجام بررسی های جدید و دامنه دار در زمینه تاثیر تغییر شرایط محیطی در اطراف شمع ها بر رفتار متقابل خاک - شمع تحت آنالیز دینامیکی، رو به افزایش است. بررسی تاثیر تغییر پروفیل خاک پیرامون شمع از آن جهت که شرایط واقع بینانه تری را از طبیعت خاک ارائه می دهد و همچنین بررسی تاثیر تغییر سطح آب زیرزمینی بر سازه های مختلف مستقر در خاک های مساله داری مانند رس اشباع که حضور آب دراین نوع خاک ها هنگام وقوع زلزله منجر به پدیده نرم شدگی کرنش شده و تاثیرات مهلکی بر این سازه ها دارد، اهمیت انجام آنالیزهای دینامیکی را به اثبات می رساند.در این تحقیق ابتدا به چگونگی بررسی اندرکنش بین خاک وشمع پرداخته و روش های مورد استفاده در راستای این نوع از ارزیابی مورد بحث قرار می گیرد. برای مشخص نمودن بهتر این مساله به مرور اجمالی برخی از تحقیقات انجام گرفته در این زمینه می پردازیم. پس از آن به بررسی رفتار خاک- شمع تحت بار زلزله و مسائل ژئوتکنیکی مرتبط با آن با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود flac3d پرداخته می شود. آنالیز دینامیکی با استفاده از چندین نوع شتاب-نگاشت ورودی سنگ بسترجهت بررسی عوامل موثر در اندرکنش، مانند مقایسه استفاده از رفتار الاستیک و موهرکولمب خاک انجام می شود.پس از این مرحله به بررسی تاثیرات تغییر پروفیل خاک ونیز تغییر ارتفاع تراز آب زیرزمینی بر رفتار خاک – شمع، در دو بخش مجزا پرداخته می شود. در این راستا تاثیر تغییر این عوامل و اهمیت این بررسی بر آنالیز شمع ها به وضوح مشخص می گردد. برای رسیدن به اهداف فوق، اثرات سینماتیکی بوسیله فرکانس وابسته به توابع انتقال، تشریح می گردند. تابع انتقال بصورت نسبت حرکت فونداسیون به حرکت میدان آزاد در غیاب یک سازه در حوزه فرکانسی تعریف می شود. نتایج حاصل از تحلیل بصورت تاریخچه زمانی شتاب و همچنین تبدیل فوریه سریع شتاب سرشمع نسبت به میدان آزاد، در حوزه فرکانسی ارائه می شوند. نیروی برشی و لنگر خمشی ماکزیمم وارد بر شمع در حالات مختلف مدل سازی با هم مقایسه می شوند. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل، تفاوت سختی لایه های خاک تاثیر بسزایی در اندرکنش خاک – شمع دارد بطوریکه دو لایه در نظر گرفتن خاک علیرغم افزایش سختی آن، حالت بحرانی تری از خاک یک لایه را نشان می دهد و کمترین میزان اندرکنش، جابجایی و لنگر ماکزیمم مربوط به حالت خاک یک لایه است. همچنین بررسی نتایج تحلیل تغییرات آب زیرزمینی، منعکس کننده تفاوت رفتار شمع در حالات مختلف تراز آب است.در نتیجه، این نوع بررسی در طراحی شمع قرار گرفته در خاک رسی اشباع از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود.