علاوه بر بررسی تاثیر عواملی مانند درصد ریزدانه خمیری یا بافت اولیه، ایجاد یک چهارچوب مفهومی مناسب برای تفسیر نتایج یا مقایسه آنها و از همه مهمتر بررسی امکان پیشبینی نتایج بدون انجام آزمایشات زیاد یکی از مطالب مورد توجه در زمینه رفتار زهکشی نشده ماسه ها در چند سال اخیر بوده است. آزمایشات این مطالعه با رویکرد بررسی نحوه تاثیر عواملی مانند درصد ریزدانه خمیری و بافت اولیه و در راستای ارائه یک چهارچوب مفهومی برای تعیین درصد مشارکت ریزدانه ها در تماسهای بین دانه ای، محاسبه نسبت تخلخل هم ارز و نهایتا امکان پیشبینی نتایج صورت گرفته است. ترکیبات ماسه با صفر تا 25 درصد ریزدانه خمیری، با چهار وزن مخصوص خشک 4/1، 45/1، 5/1 و 55/1 گرم بر سانتیمتر مکعب، تحت دو فشار همه جانبه 100 و 300 کیلوپاسکال که با استفاده از چهار روش نمونه سازی ریزش خشک (dd)، ریزش جریانی (ap)، رسوب در آب (ws) و تراکم مرطوب (wt) ساخته شده بودند، تحت آزمایشات سه-محوری به شیوه استاتیکی و نیز تناوبی قرار گرفتند. دستگاه سه محوری تناوبی مورد استفاده در راستای همین مطالعه طراحی و ساخته شد. از عکسهای میکروسکوپی نیز برای تفسیر بهتر نتایج استفاده شده است. نتایج نشان داده است که روش های (dd)، (ap) و (ws) بر خلاف روش (wt) تمایل به تولید بافت های مشابه با تمایلات اتساعی شدید دارند که حتی در درصدهای ریزدانه قابل توجه نیز تمایلات اتساعی خود را حفظ می کنند. در مقابل، نمونه های ساخته شده با روش (wt) تمایل به بروز رفتار نرم شوندگی کامل با کرنش دارند. با افزایش درصد ریزدانه خمیری تا حدود 20 درصد در تمام روشهای نمونه سازی ناپایداری افزایش یافته است. در حدود 20 درصد یک حد آستانه مشاهده شده که با گذشت درصد ریزدانه از آن مقاومت ترکیبات مجددا افزایش می یابد. این حد آستانه برای تمام روشهای نمونه سازی مورد استفاده در یک حدود بدست آمده و مستقل از روش نمونه سازی و همچنین نوع بارگذاری استاتیکی یا تناوبی نشان داده است. در مرحله بعد، نحوه اندرکنش بخش ریزدانه و درشت دانه، نسبت قطر دانه های درشت و ریز، خاصیت خمیری ریزدانه ها، حد آستانه تغییرات رفتاری و نحوه تغییرات نسبت تخلخل به کار گرفته شده اند تا یک چهارچوب مفهومی برای تفسیر نتایج ارائه شود. با در نظر گرفتن عوامل فوق و بر اساس مفهوم نسبت تخلخل هم ارز یک رابطه کاربردی به منظور محاسبه درصد مشارکت ریزدانه ها در تماسهای بین دانه ای (پارامتر b) ارائه شده است. با کمک این رابطه امکان پیشبینی رفتار ترکیبات مختلف ماسه و ریزدانه از روی رفتار ماسه تمیز فراهم شده است. با ترکیب نتایج آزمایشات مونوتنیک و تناوبی و یدست آوردن رابطه بین پارامتر حالت ( ) و مقاومت تناوبی، نشان داده شده است روند تغییرات پارامتر حالت در مقابل مقاومت تناوبی در حالت هم ارز بر روند این تغییرات در حالت معمول منطبق است و لذا می توان از نمودار ( ) به جای نمودار ( ) برای پیشبینی مقاومت تناوبی نمونه های مختلف استفاده کرد، ضمن آنکه این رابطه مستقل از درصد ریزدانه یا فشار همه جانبه موثر است. طبعا استفاده از پارامتر حالت هم ارز منجر به کاهش آزمایشات لازم خواهد شد.

چکیده ندارد.

در این تحقیق از روشی نوین با بکارگیری قابلیت شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی رفتار تورمی خاک های رسی استفاده شده است. در این روش داده ها با استفاده از انواع آرایش شبکه های چند لایه پرسپترون، که از پرکاربردترین نوع شبکه های عصبی می باشد مدل شده اند. نتایج حاصل از این شبکه ها بر اساس شاخص های ارزیابی معرفی گردیده و با یکدیگر قیاس شده اند که منجر به انتخاب بهترین آرایش شبکه از لحاظ دقت و کاربرد گردیده است. لازم به ذکر است که پارامترهای رطوبت، اندیس خمیری، حد روانی، حد خمیری، دانسیته خشک و درصد ریزدانه خاک بعنوان پارامتر های ورودی و پارامتر های فشار تورم و درصد تورم آزاد، هریک بطور جداگانه بعنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته شده است. خاک های در نظر گرفته شده برای این شبکه بدلیل اینکه از مناطق مختلفی می باشند، لذا شبکه عصبی فوق قابلیت پیش بینی رفتار تورمی انواع خاکهای رسی را دارا می باشد. همچنین جهت آموزش سیستم شبکه های عصبی مورد تحقیق، از نتایج پژوهشهای قبلی، داده های خام مهندسین مشاور ژئوتکنیک و پایانامه های موجود در زمینه خاکهای متورم شونده استفاده گردیده است. پس از طراحی و پردازش 144 شبکه عصبی مختلف با ساختار،آرایش و توابع محرک گوناگون، شبکه ای با ساختار mlp استاتیکی با دو لایه پنهان و شش نرون برای هرلایه پنهان آن، بعنوان بهترین شبکه فشار تورم و شبکه ای با ساختار mlp استاتیکی با یک لایه پنهان و پنج نرون لایه میانی بعنوان بهترین شبکه تورم آزاد شناخته شد.

خاک علی رغم این که می تواند مقاومت فشاری خوبی را از خود نشان دهد، اما در کشش کارایی مناسبی ندارد. به منظور جبران این ضعف اغلب از مسلح کننده های گوناگون در سازه های خاکی استفاده می کنند. ژئوسینتتیکها مصالح پلیمری نوینی هستند که برخی از آنها در تسلیح خاک کاربرد دارند. ژئوتکستایل نیز یکی از انواع رایج از این نوع مسلح کننده ها به شمار می آید. استفاده از این نوع مصالح مسلح کننده در بستر زیر شالوده های سطحی می تواند منجر به افزایش ظرفیت باربری آنها شود. علاوه بر تأثیر بسزای این مصالح در ظرفیت باربری، این مصالح باعث کاهش حجم عملیات خاکی و سهولت در نحوه اجرای سازه های خاکی نیز می گردند. با توجه به مکانیزمهای گسیختگی این مصالح و نیز قیمت آنها، دقت در استفاده مناسب و بهینه از آنها در سازه های خاکی اهمیت ویژه ای دارد. لذا در این تحقیق ابتدا به یافتن شرایط مناسب و بهینه (به لحاظ هندسی) لایه های مسلح کننده از نوع ژئوتکستایل در بسترهای ماسه ای خشک پرداخته شده است. مواردی که به عنوان شرایط بهینه و مناسب از آنها یاد شد، عبارتند از: تعداد لایه های مسلح کننده، ابعاد آنها و نیز عمق اولین لایه مسلح کننده از تراز زیر شالوده. برای یافتن بهترین حالت، بسترهای مسلح شده در شرایط مختلف ساخته و به لحاظ ظرفیت باربری مورد آزمون قرار گرفتند. ظرفیت باربری این بسترها به کمک دستگاه ظرفیت باربری که به منظور این تحقیق با مقیاس بزرگ در آزمایشگاه راه و ترابری دانشگاه تربیت مدرس ساخته شد برآورد گردید. نمونه های ساخته شده در این دستگاه دارای ابعاد 100 × 100 × 80 سانتیمتر ساخته و تحت شالوده ای دایروی با قطر 200 میلیمتر قرار گرفت. آزمایش ظرفیت باربری طبق آزمون بارگذاری صفحه(استاندارد astm d-4439) استفاده گردید. سپس در ادامه این تحقیق، از آنجایی مقدار تراکم نسبی در خاکریزهای مسلح شده و نیز بسترهای زیر این خاکریزها از اهمیت فراوانی برخوردار است و همچنین در نظر داشتن این نکته که استفاده از تراکم نسبی بهینه و مورد نیاز می تواند هزینه های مربوط به ساخت و نیز استفاده از منابع قرضه را در پروژه های خاکی کاهش دهد. در دنباله این تحقیق سعی گردید که به کمک دستگاه ظرفیت باربری، درصد تراکم نسبی بهینه مورد نیاز برای خاکریزهای مسلح شده با لایه های ژئوتکستایل و نیز بستر تحت این خاکریزها برآورد گردد. در این پایان نامه نتایج مربوط به 75 آزمایش بارگذاری صفحه در دستگاه ظرفیت باربری بزرگ در راستای رسیدن به اهداف مذکور ارائه گردیده است.

در سال های اخیر، مدل های شبکه های عصبی مصنوعی در بسیاری از مسائل مهندسی ژئوتکنیک با موفقیت به کار برده شده اند. در این تحقیق از دو نوع از شبکه های عصبی مصنوعی شامل شبکه عصبی چند لایه پرسپترون و شبکه نوروفازی جهت ارائه مدلی به منظور پیش بینی نتایج آزمایش بارگذاری صفحه بر روی خاک های ریزدانه انجام شده است. مدول عکس العمل بستر یک رابطه مفهومی بین فشار خاک و جابجایی آن است که به طور گسترده در تحلیل سازه ای اعضای فنداسیون به کار برده می شوند. همچنین ظرفیت باربری عامل تعیین کننده ای در طراحی شالوده ها به شمار می رود. آزمایش برجای بارگذاری صفحه روش مناسبی جهت تعیین این دو خصوصیت است. به منظور ارائه مدل مناسب جهت پیش بینی ضریب عکس العمل بستر و ظرفیت باربری از نتایج آزمایش بارگذاری صفحه بر روی خاک های ریزدانه، خصوصیاتی از قبیل دانسته خشک، رطوبت طبیعی، حد روانی، شاخص خمیری و درصد ریزدانه به عنوان پارامترهای ورودی انتخاب شده است. به منظور یافتن مدل بهینه شبکه عصبی چند لایه پرسپترون، از روش خوشه بندی فازی برای تقسیم داده ها استفاده شده است و انواع ساختاریهای ممکن مورد آزمایش قرار گرفته اند. در نهایت شبکه ای با یک لایه پنهان دارای 13 نورون به عنوان موفق ترین شبکه در پیش بینی ظرفیت باربری و شبکه با یک لایه پنهان دارای 11 نورون به عنوان موفق ترین شبکه در پیش بینی ظرفیت باربری خاک انتخاب شده است. همچنین شبکه ای با 2 تابع عضویت برای هر کدام از پارامترهای ورودی در شبکه نروفازی به منظور پیش بینی ظرفیت باربری و ضریب عکس العمل بستر انتخاب شده است. در ادامه تحلیل نامعینی و حساسیت به منظور بیان اثر پارامترهای ورودی بر خروچی مدل های شبکه عصبی انجام شده است.

آزمایش نفوذ مخروط یکی از کاربردی ترین آزمایشات برجا می باشد که طرفداران زیادی دارد و تحت عنوان اختصاری cpt (cone penetration test) مطرح می شود. گستردگی کاربرد این آزمایش به علت اقتصادی بودن و سرعت عمل عملیات آن در مهندسی ژئوتکنیک در شناسایی لایه های خاک و ویژگی های آن باعث شده که روش های مختلف تحلیلی برای مطالعه این آزمایش بوجود آید و بنابراین بین مشخصات خاک و مقاومت نوک مخروطی روابط قابل قبولی حاصل شده است. در مطالعه حاضر ضمن استفاده از جنبه های گوناگون مطالعات محققین تاریخچه آزمایش نفوذ مخروط و تشریح انواع نفوذسنج ها و اجزاء آنها و روش آزمایش ارائه شده است. در ادامه کاربردهای اصلی آزمایش نفوذ مخروط در شناسایی لایه های خاک و مشخصات آن معرفی شده و سپس روش های تحلیل آزمایش ارائه شده و برخی نتایج آن بیان شده است. بعد از موارد مذکور روش های عددی مختلف در تعریف مسئله مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت بخش اصلی مطالعه آزمایش نفوذ مخروط به روش عددی با استفاده از نرم افزار flac 2d v4.0 بر مبنای تئوری کرنش های بزرگ و به صورت توصیف لاگرانژی اختصاص یافته است. در مطالعه حاضر از خاک رسی به صورت لایه بندی و زهکشی نشده استفاده شده و مدل سازی عددی حاضر در این مطالعه موردی توسط مصالح خاک ارائه شده بوسیله کیوسیز و برگ مورد بررسی قرار گرفت که نتیجه خوبی در بر داشت. بنابراین در این رابطه عواملی همچون مش بهینه، عمق تحت تأثیر نوک مخروط و کاربرد آن، حالت نفوذ ثابت و کاربرد آن، ارزیابی منحنی میزان های تنش ها، کاهش جداشدگی بین نفوذسنج و مصالح خاک، بهبود تغییر شکل زون های مصالح خاک در اطراف نفوذسنج، ارزیابی مقاومت نوک و اصطکاکی مورد توجه قرار گرفتند. نتایج نشان می دهند مدل بهینه مدلی است با 28000 زون که در اطراف نوک باید کوچک و به سمت مرزها بزرگ باشند. در بررسی های مقاومت نوک لازم به ذکر است که نوک مخروطی عمقی را تحت تأثیر قرار می دهد که در محاسبه مقاومت نوک تراز بعدی باید لحاظ شود و اثر آن با اضافه نمودن مقدار 25/0 مگاپاسکال به مقاومت نوک تراز بعدی اعمال می گردد. برای قرائت مقاومت نوک مخروطی سعی شده تا حالت نفوذ ثابت تا قبل از رسیدن نفوذسنج به تراز مورد نظر ایجاد شود به این معنی که 25 میلی متر نفوذ لازم است تا حالت ثابت ایجاد شود. در این مطالعه با ریز نگاه داشتن زون های اطراف نوک مخروطی جداشدگی که در تحقیق کیوسیز 35 میلی متر عنوان شده بود به 20 میلی متر کاهش یافته است. همچنین ارزیابی مقاومت نوک نشان می دهد که نمودار حاصل از مدل سازی عددی در بازه نمودارهای کمینه و بیشینه سایت قرار می گیرد. همچنین مقاومت نوک به همراه مقاومت اصطکاکی به کمک نمودارهای رابرتسون، اسلامی و فلنیوس در زون های مختلف مورد بررسی قرار گرفته و در نتیجه پروفیل خاک حاصل از کار عددی با پروفیل خاک حاصل از آزمایشات صحرایی تقریباً یک نوع پروفیل را نشان می دهد.