فایل بررسی روش تحلیلی برای تعیین رفتار پی‏های سطحی مستقر بر خاک مسلح

توضیحات تکمیلی

فایل بررسی روش تحلیلی برای تعیین رفتار پی‏های سطحی مستقر بر خاک مسلحاین پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشدچکیده در این پایان‏نامه به منظور تحلیل رفتار پی‏های سطحی مستقر بر خاک مسلح از یک روش ساده‏ی فیزیکی مبتنی بر مقاومت مصالح به نام «روش مخروط» استفاده شده است که در واقع به عنوان جایگزینی برای روش‏های حل دقیق که مبتنی بر تئوری الاستودینامیک سه‏بعدی هستند، به‏کار می‏رود. روش مخروط توانایی ترکیب پیچیدگی شرایط خاک‏های لایه‏ای و بررسی چگونگی انتشار امواج در این محیط‏ها را دارا می‏باشد و از دقت مهندسی قابل قبولی برخوردار است. به منظور مدل‏سازی خاک مسلح با ژئوسل با استفاده از روش مخروط، هر لایه ژئوسل و خاک پرکننده‏ی آن، با استفاده از یک مدل تجربی مرکب مبتنی بر تئوری تنش حلقه مدل‏سازی شد. در این مدل مرکب، خصوصیات ژئوسل و خاک پر‏کننده‏ی آن در نظر گرفته شد و لایه‏ی ژئوسل به صورت یک لایه‏ی همگن مدل‏سازی شد. همچنین تاثیر چند پارامتر روی سختی دینامیکی پی سطحی واقع بر خاک مسلح بررسی شد، از قبیل: خصوصیات هندسی ژئوسل، تعداد لایه‏های آن، تراکم خاک پر‎کننده‏ و همچنین عمق قرارگیری لایه‏ی ژئوسل. متعاقبا ضرایب مربوط به سختی دینامیکی برای درجه‏ی آزادی قائم به ازای هر یک به دست آمد. به طور کلی هر چه بالشتک ژئوسل دارای دیواره‏ی بلند‏تر، حفرات کوچک‏تر و مدول سکانت بیش‏تر باشد نتایج بهتری را به دست می‏دهد. . با افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل میزان ضریب سختی فنر و ضریب میرایی و در نتیجه ضریب سختی دینامیکی افزایش می‏یابد. از طرفی هرچه عمق قرارگیری ژئوسل به سطح خاک نزدیک‏تر باشد سختی فنر بیش‏تر و ضریب میرایی کم‏تر خواهد شد. به طور کلی از بین این دو پارامتر‏ مربوط به سختی دینامیکی، نقش ضریب میرایی در بررسی پی مستقر بر خاک مسلح پر‏رنگ‏تر و تعیین‏کننده‏تر بوده است. چرا که یکی از بارز‏ترین ویژگی‏های مصالح ژئوسنتتیکی در خاک، صرف نظر از سختی بیش‏تری که به خاک می‏دهد، درصد میرایی مصالح تشکیل دهنده آن است. کلیدواژه‏ها: روش فیزیکی، مدل مخروط، انتشار امواج، پی سطحی، خاک مسلح فهرست مطالب عنوان صفحه فهرست علائم و نشانه‌ها ث‌ فهرست شکل‌‌ها ح‌ فهرست نمودار‏ها.........................................................................................................................................................د فهرست جدول‌‌ها ر‌ فصل 1- کلیات و مقدمه 1 1-1- پيشگفتار 1 1-2- بیان موضوع 2 1-3- ضرورت تحقیق 3 1-4- هدف پژوهش 4 1-5- قلمرو پژوهش 4 1-6- روش انجام پژوهش 5 1-7- ساختار پایان نامه 5 فصل 2- مروری بر تاریخچه‏ی موضوع 7 2-1- مقدمه….. 7 2-2- مروری بر تاریخچه و مطالعات انجام شده در زمینه‏ی کاربرد ژئوسل 7 2-2-1- سیستم‏‏های ژئوسل و کاربرد‏ها 7 2-2-2- مطالعات انجام شده روی ژئوسل 8 2-2-3- مطالعات انجام شده در زمینه‏ی اندرکنش غشا و پرکننده 16 2-3- مروری بر تاریخچه‏ی توسعه‏ی روش مخروط 19 2-4- خلاصه و جمع‏بندی 25 فصل 3- معرفی مبانی مدل مخروط 27 3-1- مقدمه…… 27 3-2- فرضیات در مدل مخروط 27 3-3- تعیین سختی دینامیکی پی سطحی 29 3-3-1- مدل تک مخروطي 30 3-3-2- مدل دو مخروطی 30 3-3-3- پی سطحی واقع بر محیط نیمه بی‏نهایت همگن 31 3-3-3-1- مدل مخروط انتقالی 32 3-3-4- اصلاحات مدل مخروط 36 3-3-4-1- سرعت موج…………… 37 3-3-4-2- جرم محبوس……………… 38 3-3-4-3- ضرایب سختی دینامیکی 40 3-3-5- در نظر گرفتن میرایی 42 3-3-6- انعکاس و انکسار موج در ناپیوستگی مصالح در یک مخروط 43 3-3-6-1- ضریب انعکاس………….. 43 3-3-7- پی سطحی واقع بر لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای همگن 46 3-3-8- پی سطحی واقع بر لایه‏ی مستقر بر بستر صلب 48 3-3-9- پی سطحی واقع بر نیم فضای چندلایه 50 3-4- خلاصه……… 51 فصل 4- تحلیل پی سطحی واقع بر خاک مسلح با استفاده از روش مخروط 52 4-1- مقدمه………… 52 4-2- ارائه‏ی روش تحلیل با استفاده از توده‏ی مخروطی 53 4-2-1- دیسک مجازی واقع بر سطح مشترک 55 4-2-2- تشکیل ماتریس سختی دینامیکی 56 4-2-2-1- حرکت انتقالی………….. 57 4-2-3- ارزیابی دقت روش مخروط 62 4-3- لایه‏ی مسلح‏کننده 64 4-3-1- مصالح سازنده‏ی ژئوسل 65 4-4- مدل‏سازی لایه‏ی ژئوسل به‏صورت خاک معادل 66 4-4-1- در نظر گرفتن میرایی مصالح ژئوسل در مدل‏سازی 68 4-5- طرح مسئله و ارزیابی آن 68 4-5-1- حالت خاک غیرمسلح 68 4-5-2- حالت خاک مسلح با یک لایه‏ ژئوسل 69 4-5-3- مقایسه و ارزیابی 70 4-6- خلاصه……. 72 فصل 5- مطالعات پارامتریک 74 5-1- مقدمه……. 74 5-2- تعیین عمق بهینه‏ی قرارگیری اولین لایه‏ی ژئوسل 75 5-3- بررسی اثر ارتفاع ژئوسل 77 5-4- بررسی اثر نسبت ابعادی ژئوسل 79 5-5- بررسی اثر میرایی مصالح ژئوسل 81 5-6- بررسی اثر سختی مصالح ژئوسل 83 5-7- بررسی اثر تراکم خاک پر‏کننده 85 5-8- تعیین حد فاصل بهینه بین لایه‏های ژئوسل در خاک 87 5-9- بررسی اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل 90 5-10- خلاصه‏…….. 92 فصل 6- جمع‏بندی، نتیجه‏گیری و پیشنهادات 93 6-1- جمع‏بندی 93 6-2- نتیجه‏گیری 94 6-3- پیشنهادات برای کارهای آینده 95 فهرست مراجع 96 واژه‏نامه فارسي به انگليسي 100 واژه‏نامه انگليسي به فارسی 102 فهرست علائم و نشانه‌ها عنوان علامت اختصاري z0 ارتفاع راس مخروط h ارتفاع ژئوسل deq اندازه‏ی معادل حفره‏ی ژئوسل T پارامتر زمان رفت و برگشت موج در لايه Ke پارامتر بدون بعد مدول Tj,j(ω) تابع انتقال u تغییرمکان σ3 تنش افقی متوسط Δσ3 تنش محصورکننده EjF ثابت اکو λ ثابت لامه ΔM جرم محبوس افزوده ρ جرم حجمی H حد فاصل دو لایه‏ی ژئوسل در خاک T(ω) دامنه‏ی لنگر پیچشی M(ω) دامنه‏ی لنگر چرخشی g دامنه‏ی موج انعکاسی f دامنه‎‏ی موج برخوردی V(ω) دامنه‏ی نیروی برشی N(ω) دامنه‏ی نیروی قائم J دوران S سختی دینامیکی Kr سختی معادل لایه‏ی ژئوسل Eg سختی معادل لایه‏ی ژئوسل CLa سرعت ظاهری لایسمر Cs سرعت موج برشی CL سرعت موج برگشتی Cp سرعت موج فشاری r0 شعاع پی سطحی d ضخامت لایه‎ی خاک k ضريب بدون بعد لايه K ضریب استاتیکی فنر α ضریب انعکاس μ ضریب جرم محبوس C ضریب میرایی Z عمق خاک U عمق مدفون بالاترین لایه‏ی ژئوسل a0 فرکانس بدون بعد ω فرکانس زاویه ای d0 قطر اولیه معادل تک سلول ژئوسل D قطر پی سطحی εa کرنش محوری شکست E مدول الاستیسیته‏ی خاک G مدول برشی Ec مدول مقید شده M مدون سکانت ژئوسل Ag مساحت حفره ژئوسل A مساحت قاعده مخروط روی سطح مشترک ΔMJ ممان اینرسی دورانی اضافه شده I0 ممان اینرسی قطبی ξ میرایی مصالح خاک ν نسبت پواسون Q(ω) نیروی خارجی P نیروی قائم فهرست شکل‌‌ها عنوان صفحه شکل ‏1‑1: انتشار امواج در مخروط [2] 3 شکل ‏2‑1: سیستم ژئوسل ساخته شده از نوارهایی از ورق‏های پلیمری جوش شده به هم 8 شکل ‏2‑2: سیستم ژئوسل ساخته شده از ژئوگرید؛ الف) شکل نمونه‏ی ژئوسل.ب)اتصال ژئوگرید‏ها [7] 8 شکل ‏2‑3: تصویر شماتیک پیکربندی آزمایش توسط رئا و میشل [8] 9 شکل ‏2‑4: نحوه‏ی قرارگیری صفحه‏ی بار در آزمایش‏های رئا و میشل [8] 9 شکل ‏2‑5: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی مهایسکار و ماندال [10] 11 شکل ‏2‑6: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی باتهرست و کرو برای تست مقاومت برشی بین لایه‏های مسلح [5] 11 شکل ‏2‑7: تصویر شماتیک مدل آزمایشگاهی کریشناسوامی و همکاران [12] 12 شکل ‏2‑8: الگو‏های استفاده شده در ساخت ژئوسل از ژئوگرید 12 شکل ‏2‑9: تصویر شماتیک نحوه‏ی انجام آزمایش توسط دش و همکاران [13] 13 شکل ‏2‑10: تصویر شماتیک از مکانیزم شکست و نیرو‏های موثر بر شیب مسلح با ژئوسل [22] 15 شکل ‏2‑11: نحوه‏ی انجام آزمایش‏های سه‏محوری روی ژئوسل توسط راجاگوپال و همکاران [27] 18 شکل‏2‑12: انتشار امواج برای دیسک مدفون در خاک لایه‏ای 22 شکل‏2‑13:پی متقارن محوری با شکل دلخواه. الف)پی‏کاملا مدفون درخاک‏لایه‏ای نیم‏فضا؛‏ب)پی ‏مدفون در خاک‏لایه‏ای‏بر بستر صلب [42] 22 شکل‏2‑14: تقسیم‏بندی ناحیه‏ی خاک بستر زیر دو پی مجاور هم [43] 23 شکل‏2‑15: کاربرد مدل مخروط در آنالیز لرزه‏ای هتل آزادی [44] 24 شکل ‏2‑16: تحلیل گروه شمع در خاک لایه‏ای توسط یزدانی [46] 25 شکل ‏3‑1: انتشار امواج در مخروط ناقص. الف) مخروط اولیه؛ ب) امواج انعکاس یافته و انکسار ‏یافته [28] 28 شکل ‏3‑2: مخروط یک‏طرفه 30 شکل ‏3‑3: مخروط دو‏طرفه [49] 31 شکل ‏3‑4: مخروط‏ها برای درجات آزادی مختلف [28] 32 شکل ‏3‑5: دیسک واقع بر سطح نیمه بی‏نهایت همگن. الف) مخروط ناقص نیمه بی‏نهایت برای حرکت قائم ب) مدل پارامتر متمرکز [28] 33 شکل ‏3‑6: مدل خاک-سازه به وسیله جرم متمرکز-فنر-میراگر [49] 35 شکل ‏3‑7: جرم محبوس ΔM برای درجه آزادی عمودی [42] 38 شکل ‏3‑8: مدل مخروط و مدل‏ گسسته برای پی واقع بر سطح نیم‏فضای همگن. الف) مخروط نیمه نامحدود ناقص؛ ب) مدل گسسته برای درجه آزادی انتقالی؛ پ) مدل گسسته برای درجه آزادی دورانی [28]. 39 شکل ‏3‑9: انتشار موج در مخروط‏ها. الف)موج برخوردی به سطح مشترک ؛ب)موج انکسار‏یافته؛پ) موج انعکاس‏یافته [48] 44 شکل ‏3‑10: پی واقع بر لايه‏ی خاک مستقر بر نيم‏فضاي ويسکوالاستيک و انعکاس و انکسار امواج در فصل مشترک لايه‏ها 46 شکل ‏3‑11: انتشار موج در مخروط‏ها برای لایه‏ی مستقر بر بستر صلب [3] 48 شکل ‏3‑12: نمایش الگوی انکسار و انعکاس موج در مرز ناپیوستگی ها [28] 50 شکل ‏3‑13: دیسک واقع بر نیم‏فضای چندلایه. الف) تقسیم‏بندی با 20 لایه‏ی متکی بر نیم‏فضای همگن؛ ب) مدول برشی افزایشی با عمق به صورت خطی [28] 51 شکل ‏4‑1: لایه ی خاکی بین دو سطح مشترک به عنوان یک مخروط ناقص 53 شکل ‏4‑2: توده مخروطی متشکل از مخروط‏های ناقص برای یک محیط خاکی با لایه‏بندی افقی تحت بارگذاری قائم [48] 54 شکل ‏4‑3: مدل‏سازی نیم‏فضای زیرین. الف) مخروط ناقص تکی برای مدل سازی نیم فضای الاستیک؛ ب) دو نوع مخروط اولیه، موج های بالا رونده و موج های پایین رونده 55 شکل ‏4‑4: دیسک قرارگرفته در عمق یک نیم‏فضا [49] 55 شکل ‏4‑5: شرایط تقارن برای دیسک مجازی اصلی و تصویر آن در مدل مخروط دو سویه [49] 56 شکل ‏4‑6: الف) امواج پایین رونده؛ ب) امواج بالا رونده [48] 57 شکل ‏4‑7: دیسک های صلب و تصویر آنها در فضای کامل [48] 58 شکل ‏4‑8: دیسک واقع بر دو لایه‏ی قرار گرفته بر یک نیم‏فضای انعطاف‏پذیر [28] 62 شکل ‏4‑9: بستر خاکی مسلح نشده با ژئوسل 69 شکل ‏4‑10: بستر خاکی مسلح شده با ژئوسل 70 شکل ‏5‑1: هندسه و نحوه قرارگیری ژئوسل در خاک ماسه‏ای واقع بر محیط نیمه‏ بی‏نهایت 74 شکل ‏5‑2: پی سطحی مستقر بر خاک مسلح با دو لایه‏ی ژئوسل 88 فهرست نمودار‌‌ها عنوان صفحه نمودار ‏3‑1: ضریب سختی فنر دیسک واقع بر نیم‏فضای همگن برای درجه‏ی آزادی عمودی به ازای نسبت‏های پواسون مختلف 41 نمودار ‏3‑2: ضریب میرایی دیسک واقع بر نیم‏فضای همگن برای درجه‏ی آزادی عمودی به ازای نسبت‏های پواسون مختلف 42 نمودار ‏4‑1: ضریب سختی فنر دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی 63 نمودار ‏4‑2: ضریب میرایی دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی 63 نمودار ‏4‑3: ضرایب سختی دینامیکی دیسک واقع بر دو لایه‏ی مستقر بر نیم‏فضای انعطاف‏پذیر برای درجه آزادی عمودی 64 نمودار ‏4‑4 : مقایسه‏ی ضریب فنر به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح 71 نمودار ‏4‑5 : مقایسه‏ی ضریب میرایی به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح 71 نمودار ‏4‑6 : مقایسه‏ی بزرگی سختی دینامیکی به‏دست آمده از روش مخروط برای خاک غیر مسلح و خاک مسلح 72 نمودار ‏5‑1 : اثر عمق‏های مختلف قرار‏گیری لایه‏ی ژئوسل بر ضریب فنر 76 نمودار ‏5‑2 : اثر عمق‏های مختلف قرار‏گیری ژئوسل بر ضریب میرایی 76 نمودار ‏5‑3 : بزرگی سختی دینامیکی به‏ازای عمق‏های مختلف قرار‏گیری ژئوسل 77 نمودار ‏5‑4 : اثر ارتفاع ژئوسل بر ضریب فنر 78 نمودار ‏5‑5 : اثر ارتفاع ژئوسل بر ضریب میرایی 78 نمودار ‏5‑6 : اثر ارتفاع ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی 79 نمودار ‏5‑7 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر ضریب فنر 80 نمودار ‏5‑8 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر ضریب میرایی 80 نمودار ‏5‑9 : اثر اندازه‏‏ی حفرات ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی 81 نمودار ‏5‑10 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر ضریب فنر 82 نمودار ‏5‑11 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر ضریب میرایی 82 نمودار ‏5‑12 : اثر درصد میرایی ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی 83 نمودار ‏5‑13 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر ضریب فنر 84 نمودار ‏5‑14 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر ضریب میرایی 84 نمودار ‏5‑15 : اثر سختی مصالح ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی 85 نمودار ‏5‑16 : اثر تراکم خاک پرکننده بر ضریب فنر 86 نمودار ‏5‑17 : اثر تراکم خاک پرکننده بر ضریب میرایی 86 نمودار ‏5‑18 : اثر تراکم خاک پرکننده بر بزرگی سختی دینامیکی 87 نمودار ‏5‑19 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار ضریب فنر 88 نمودار ‏5‑20 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار ضریب میرایی 89 نمودار ‏5‑21 : فاصله‏ی مناسب بین لایه‏های ژئوسل براساس بیش‏ترین مقدار سختی دینامیکی 89 نمودار ‏5‑22 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر ضریب فنر 90 نمودار ‏5‑23 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر ضریب میرایی 91 نمودار ‏5‑24 : اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل بر بزرگی سختی دینامیکی 91 فهرست جدول‌‌ها عنوان صفحه جدول ‏3‑1: ضرایب فنر، میراگر و جرم مدل مخروط و مدل گسسته برای یک پی سطحی 37 جدول ‏4‑1: خصوصیات ژئوگریدها 65 جدول ‏4‑2: مشخصات بستر خاکی زیر پی سطحی 69 جدول ‏4‑3: مشخصات مسلح‏کننده (ژئوسل) و خاک پرکننده‏ی آن 70 جدول ‏5‑1: جزئیات مدل‏سازی مربوط به تاثیر پارامترهای مختلف 75 جدول ‏5‑2: مشخصات مدل‏سازی جهت بررسی اثر افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل 90