روشهای بررسی پایداری شیروانی ها را میتوان در دو گروه روش های مستقیم و روشهای غیر مستقیم گنجانید. روش های مستقیم بدلیل سادگی و صرفه جویی در هزینه و زمان محاسبه دارای کاربرد بیشتری هستند. در روش های مستقیم بر خلاف روشهای غیر مستقیم، کل مسیر بار گذاری تا رسیدن سیستم به حالت بحرانی پیموده نمی شود بلکه تنها وضعیت سیستم در حالت بحرانی مشخص می گردد. در این پژوهش از روش سازگاری که گونه ای روش مستقیم است و توانایی در نظر گرفتن بارهای متغیر تکراری را داراست برای بررسی پایداری لرزه ای شیروانی های خاکی استفاده شده است. روش سازگاری دامنه ای ایمن را در فضای بارها بدست می آورد که ضریبی از دامنه بارهای محتمل وارد بر سیستم است بگونه ای که این اطمینان وجود دارد که تحت این دامنه بار، جابجایی های ماندگار سیستم در نهایت متوقف شده و رفتار سیستم در برابر بارهای وارده رفتاری کاملاً کشسان خواهد بود. تئوری بکار گرفته شده در این پژوهش، تئوری حد پایین سازگاری دینامیکی است، یعنی ضریب اطمینان بدست آمده از این روش کوچکتر از ضریب اطمینان واقعی و در جهت اطمینان است. برای بکارگیری تئوری یاد شده از روشی عددی که پیش از این در بدست آوردن حد سازگاری روسازی راه ها تحت بارهای متغیر تکراری ایستا استفاده شده، بهره گرفته شده است. به روش یاد شده با اعمال تغییراتی، توانایی حل مسائل دینامیکی داده شده است. برای بکارگیری تئوری و روش عددی یاد شده، مثالهایی مشخص از شیب و نگاشتهایی از زلزله های رخ داده در ایران برگزیده شده و تحلیل های سازگاری در مورد آنها به اجرا در آمده است. نتایج نشان دهنده توانایی روش سازگاری در مقایسه با دیگر روشهای مستقیم در لحاظ کردن ویژگیهای دینامیکی بار و شیب در وضعیت حدی سیستم است. همچنین برای بررسی تاثیر پارامترهای هندسی شیب و پارامترهای مقاومتی خاک تحلیل های گوناگونی انجام گردیده است. مقایسه نتایج روش سازگاری با نتایج تحلیل جابجایی ماندگار نیومارک نشان داد که اگر پایداری شیب ها تحت اثر تکرار بار مورد نظر باشد، کاربرد نتایج روش نیومارک باید در کنار روشهایی مانند روش سازگاری که پایداری شیب را تحت بارهای متغیر تکراری در نظر می گیرند سودمند خواهد بود. مقایسه نتایج روش سازگاری با روش شبه استاتیکی نشان داد که می توان از کنار هم قرار دادن نتایج این دو روش در یک دیاگرام، به ایده ای برای پهنه بندی لرزه ای شیروانی ها از دیدگاه پایداری در برابر بارهای مونوتونیک و تکراری دست یافت. ضریب اطمینان سازگاری معمولاً بصورت ضریبی از دامنه بارهای واقعی وارد بر سیستم مطرح می شود. در این پژوهش علاوه بر در نظر گرفتن ضریب اطمینان بر بارهای وارده، نوعی دیگر از ضریب اطمینان نیز که بصورت متداول در تحلیلهای پایداری شیروانی بر پارامترهای مقاومتی خاک اعمال می شود مورد استفاده قرار گرفته و روش بدست آوردن آن تشریح شده است. اینگونه ضریب اطمینان که مشابه ضریب اطمینان روش شبه استاتیکی است با حل مثال هایی با نتایج روش شبه استاتیکی مقایسه شده است.

در مسائل ژئوتکنیک ، نامعینی و تغییر پذیری ذاتی در پارامترهای مقاومتی خاک به شکل محسوس دیده می شود. علاوه بر این سایر خطاها نظیر خطاهای اندازه گیری و تقریب در مدل، باعث ایجاد خطای غیر قابل اجتناب در مسائل ژئوتکنیک می شود. در مورد پایداری شیروانی ها که از جمله مسائل مهم ژئوتکنیکی است نیز موارد ذکر شده وارد است. با توجه به طبیعت تغییر ناپذیر و نامعینی در مساله ی پایداری شیروانی ها، بحث تحلیل احتمالتی مفهوم پیدا می کند. در روش شبیه سازی مونت کارلو که روشی احتمالاتی است، برای پارامترهای ورودی تغییر پذیر که در این تحقیق چسبندگی، زاویه ی اصطکاک داخلی، وزن مخصوص و ضریب شبه استاتیکی است ، تابع توزیع احتمال در نظر گرفته می شود و با نمونه گیری تصادفی از این توابع توزیع، ضریب اطمینان در دفعات بسیار محاسبه می شود و در نهایت یک تابع توزیع احتمال برای ضریب اطمینان بدست می آید. در تحقیق موجود، سد خاکی گتوند به عنوان نمونه ی مورد مطالعه برای استفاده از این روش در نظر گرفته شده است. تابع توزیع احتمال برای پارامترهای ورودی به صورت نرمال در نظر گرفته شده است. در بدست آوردن تابع توزیع احتمال ضریب اطمینان، دو حالت در نظر گرفته شده است. در حالت اول سطح گسیختگی شیروانی در تحلیل ثابت در نظر گرفته شده و در این حالت خاص تابع توزیع احتمال مربوط به ضریب اطمینان محاسبه و احتمال گسیختگی و شاخص اعتمادپذیری برای حالات پایان ساخت و شرایط استاتیکی ، پایان ساخت-آبگیری سریع و شرایط استاتیکی، تراوش پایدار در شرایط استاتیکی، پایان ساخت در شرایط شبه استاتیکی و تراوش پایدار در شرایط شبه استاتیکی محاسبه شده است. در حالت دوم سطح گسیختگی شیروانی در تحلیل متغیر در نظر گرفته شده و این بار نیز مانند حالت قبل، تابع توزیع احتمال مربوط به ضریب اطمینان محاسبه و احتمال گسیختگی و شاخص اعتمادپذیری برای دو حالت بلافاصله بعد پایان ساخت در شرایط شبه استاتیکی و تراوش پایدار در شرایط شبه استاتیکی محاسبه شده و با هم مقایسه می شود. نتایج در تحلیل به روش قطعی با توجه به اینکه ضریب اطمینان از یک بزرگتر است، نشان از پایدار بودن سد دارد در حالی که نتایج در تحلیل احتمالاتی، حاکی از اطمینان پذیری کمتر در مورد سد می باشد.

محاسبه تغییر مکان دیوارهای حائل و شیروانی های خاکی نقش حائز اهمیتی در طراحی بهینه این سازه ها تحت بارگذاری لرزه ای دارد و روش های مبتنی بر محاسبه فشار فعال لرزه ای به تنهایی نمی تواند منجر به طراحی اقتصادی و مناسبی برای دیوار شود. هم چنین با توجه به گسترش روز افزون مناطق شهری و احداث مسیر های متعدد و محدودیت استفاده از زمین های مسطح ،سازه های زیادی در کنار شیب ها و دیوارهای حائل ساخته می شوند و باعث ایجاد یک سربار اضافه در خاکریز پشت دیوار می شوند که مقدار و شرایط این سربار بر مکانیسم گسیختگی دیوار موثر خواهد بود. این تأثیر بر مقدار فشار فعال و جابجایی ماندگار دیوار قابل بررسی است. در این راستا مقالات زیادی به بررسی فشار فعال پرداخته اند اما متأسفانه تعداد بسیار کمی پیرامون تغییر مکان دیوار در این حالت بحث کرده اند. در پی زلزله های رخ داده با بررسی کارایی دیوار های حائل عملکرد دیوار های خاک مسلح با ژئوتکستایل مورد تایید قرار گرفته است و مشاهده شده است استفاده از این دیوارها باعث هزینه کمتر و صرفه اقتصادی بیشتری نسبت به دیوار های حائل طره ای شده است. لذا در این پایان نامه با استفاده از روش آنالیز حدی به محاسبه تغییر مکان ماندگار دیوار های حائل طره ای یا وزنی، دیوار های خاک مسلح grs-fhr و شیروانی هاخاک مسلح در مجاورت سربار(ساختمان) پرداخته شده است. مقادیر به دست آمده از روش پیشنهادی با نتایج محققین پیشین مقایسه شده که نشان دهنده انطباق بیشتر نتایج روش پیشنهادی بر مقادیر اندازه گیری شده دارد. در نهایت منحنی های طراحی برای استفاده طراحان دیوارهای حائل در دو حالت با و بدون مسلح کننده ارائه شده است.

خاک مسلح مصالحی ویژه است که از ترکیب خاک و عضو مسلح کننده بوجود می آید. مسلح کننده اجزاء مقاوم در برابر نیروهای کششی است و به صورت سیم ، نوار، شبکه، پارچه، نمد و... که از جنس فولاد، آلومینیوم، پلاستیک، مواد پلیمری و یا هر ماده دیگری می تواند باشد. اصولا خاک در برابر کشش و برش ضعیف است و ایده خاک مسلح در حقیقت راه حلی برای رفع این نقیصه می باشد. مشارکت مسلح کننده ها و خاک مصالح ویژه ای را ایجاد می نماید که دارای خواصی کاملا متفاوت با خواص اجزاء تشکیل دهنده آن است و امکان ساخت سازه های اقتصادی که قادر به مهار نیروهای کششی باشد را فراهم می سازد. استفاده از مسلح کننده های پلیمری سبب شد خاک مسلح در طیف وسیعی از سازه های خاکی نظیر دیوارهای حائل، شیروانی های خاکی و ... کاربرد گسترده ای پیداکند. ژئوسنتتیک ها به عنوان المان مسلح کننده و عناصر کششی در توده خاک قرار داده می شوند و باعث افزایش باربری خاک می شوند. تاکنون روش های مختلفی برای آنالیزها وطراحی خاک مسلح ارائه شده است. براساس مطالعات انجام شده اغلب روشهای طراحی شیروانی های خاکی مسلح با ژئو تسنتتیک بر اساس روش های حدی استوار می باشند که روش تعادل حدی و روش اجزاء محدود نسبت به بقیه کاربرد بیشتری دارد. از سوی دیگر در مسائل ژئوتکنیک ، نامعینی و تغییر پذیری ذاتی در پارامترهای مقاومتی خاک به شکل محسوس دیده می شود. علاوه بر این سایر خطاها نظیر خطاهای اندازه گیری و تقریب در مدل، باعث ایجاد خطای غیر قابل اجتناب در مسائل ژئوتکنیک می شود. در مورد پایداری شیروانی ها که از جمله مسائل مهم ژئوتکنیکی است نیز موارد ذکر شده وارد است. با توجه به طبیعت تغییر ناپذیر و نامعینی در مساله ی پایداری شیروانی ها، بحث تحلیل احتمالاتی مفهوم پیدا می کند. یکی از روشهای در نظر گرفتن اثر نامعینی ها در مسائل ژئوتکنیکی و انجام تحلیلهای احتمالاتی، روش مونت کارلو است. در روش شبیه سازی مونت کارلو که روشی احتمالاتی است، برای پارامترهای ورودی تغییر پذیر تابع توزیع احتمال در نظر گرفته می شود و با نمونه گیری تصادفی از این توابع توزیع، ضریب اطمینان در دفعات بسیار محاسبه می شود و در نهایت یک تابع توزیع احتمال برای ضریب اطمینان بدست می آید. در این پایان نامه زاویه ی اصطکاک داخلی، وزن مخصوص، مقاومت کششی مسلح کننده ها و ضریب شبه استاتیکی زلزله بعنوان پارامترهای نامعین و تغییرپذیر در نظر گرفته شده و نحوه طراحی شیروانی های خاکی از دیدگاه احتمالاتی مورد بررسی قرار گرفته است که نتیجه آن بدست آمدن طرحی اقتصادی و بهینه میباشد.

در تحقیق حاضر، به روش مرز بالای آنالیز حدی، الگوریتم تحلیل پایداری سه بعدی شیروانی ها در خاکهای همگن و ناهمگن تحت بارگذاریهای استاتیکی و دینامیکی ارائه شده است . این الگوریتم با استفاده از یک شیوه بهینه سازی توانمند، شکل واقعی توده های لغزش را مدل می نماید و ضریب ایمنی را در اینگونه مسائل محاسبه می کند. الگوریتم این تحقیق در حالت خاص می تواند جهت محاسبه بار حدی در مسائل سه بعدی ظرفیت باربری پی ها بکاربرده شود. تحلیل پایداری سه بعدی شیروانی ها از مسائلی است که در سه دهه اخیر مورد بررسی قرار گرفته است . این تحلیل در بسیاری از موارد عملی ضرورت اساسی دارد، لیکن در حال حاضر عموما بدلیل محدودیت مدلهای ریاضی در دسترس ، انجام پذیر نمی باشد. تاکنون تحلیل سه بعدی شیبها تنها در یک مورد در چارچوب دقیق مبانی روش آنالیز حدی که از قوی ترین روشهای حل مسائل پایداری در مکانیک خاک است . انجام یافته و آن نیز محدود به خاکهای همگن و حالت استاتیکی می باشد. مقایسه نتایج الگوریتم تحقیق حاضر در این حالت خاص با روش مذکور بیانگر بهتر بودن نتایج این الگوریتم بوده است . تحلیل سه بعدی پایداری شیبها در خاکهای ناهمگن برای اولین بار در این تحقیق انجام یافته است . قابلیت تحلیل مسائل در دو حالت ناهمگنی (الف) افزایش تدیجی ضریب چسبندگی خاک با عمق و (ب) خاکهای چند لایه (بدون محدودیت در انتخاب تعداد لایه) با امکان در نظر گرفتن زوایی اصطکاک داخلی متفاوت در لایه های مختلف و استفاده از مکانیسم های متفاوت لغزش در لایه های مختلف خاک و بهینه سازی هر یک از آنها به طور مستقل، ویژگیهای منحصر بفرد الگوریتم تحقیق حاضر می باشند. مقایسه نتایج حاصل در این زمینه با نتایج موجود در متون فنی نشان می دهد که الگوریتم تحقیق حاضر، حتی در حالات دو بعدی نیز برخی از اساسی ترین محدودیتهای موجود تحلیل های پایداری شیروانی به روش آنالیز حدی را از میان برداشته است . تحلیل سه بعدی پایداری شیروانی ها و ظرفیت باربری پی ها در حالت دینامیکی (به صورت شبه استاتیکی) یکی دیگر از قابلیتهای روش تحقیق حاضر می باشد. امکان در نظر گرفتن همزمان و یا جداگانه ضریب شتاب موثر وارد بر توده خاک و نیروی افقی وارد بر شالوده و همچنین در نظر گرفتن ضریب شتاب به صورت تابعی از عمق از عمده ترین دستاوردهای تحقیق حاضر در این زمینه می باشد. این الگوریتم نخستین روشی است که تحلیل (دو بعدی و سه بعدی) دینامیکی مسائل ظرفیت باربری و پایداری شیب را با استفاده از روش آنالیز حدی در خاکهای ناهمگن امکان پذیر می سازد. نرم افزاری که در جریان این تحقیق تهیه گردید. حل کلیه مسائل فوق الذکر را به کمک رایانه های شخصی و با سرعت و سهولت زیادی ممکن می کند.