خلاصه
در این تحقیق اثر جنس و پارامترهای مقاومتی خاک بر ضریب اطمینان پایداری و ظرفیت باربری دیوارهای حائل مسلح به ژئوتکستایل (با طول های مختلف) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، مطالعات پارامتریک با استفاده از روش اجزاء محدود و نرمافزار plaxis v8.2 انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که جنس خاک اثر قابل ملاحظه ای بر رفتار دیوارهای حائل خاک مسلح داشته و افزایش پارامترهای مقاومتی خاک (زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی) موجب افزایش ضریب اطمینان پایداری و نیز ظرفیت باربری دیوار می شود. علاوه بر این، با افزایش طول ژئوتکستایل، در تمامی خاک ها توان باربری دیوار افزایش می یابد که این افزایش به خصوص در طول های اولیه و در خاک با پارامترهای مقاومتی پایین مشهود تر است.

کلمات کلیدی: خاک مسلح، ژئوتکستایل، توان باربری، ضریب اطمینان،plaxis

ٌ. مقدمه

امروزه استفاده از دیوار حائل به جهت گسترش مناطق شهری و صنعتی، کمبود زمین های مناسب و تراکم سازه های مختلف در فضای محدود، بیش از پیش رونق یافته است. از این میان دیوارهای خاک مسلح که معمولا دارای هزینه کمتر و سرعت بالاتر اجرایی و در عین حال رفتار بهتری نسبت به دیوارهای متداول وزنی یا بتن مسلح می باشند، بیشتر مورد توجه واقع شده اند. از مهمترین مزایای دیوارهای مسلح ژئوسنتتیکی، رفتار مناسب این دیوارها در برابر انواع بارها می باشد. یکی ازخصوصیات اصلی دیوارهای مسلح شده به ژئوسنتتیک ها توان باربری آنهاست. تسلیح خاک بوسیله عناصر کششی نظیر میلگرد و تسمه فولادی و یا ژئوتکستایل ها انجام می گیرد. گرچه ایده اولیه خاک مسلح جدید نیست ولی با ورود محصولات پلیمری ژئوسنتتیک با قابلیت کشسانی زیاد، استفاده از ان برای کاربرد های مختلف و از جمله تسلیح خاک توسعه پیدا کرد. در دنیای جدید استفاده از ژئوسنتتیک در سراسر جهان به عنوان یکی از روشهای اصلاح خاک پذیرفته شده است و بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد

در این تحقیق با استفاده از نرم افزار پلاکسیس و به روش اجزاء محدود، تاثیر جنس خاک بر پایداری و ظرفیت باربری دیوار حائل مسلح به ژئوتکستایل، مورد بررسی قرار گرفته است.

ٍ. مشخصات مدل

عملکرد خاک مسلح به دو طریق یکبار با اعمال بارگذاری استاتیکی یکنواخت بر روی یک پی نواری انعطاف پذیر مستقر بر خاک مسلح به ژئوتکستایل و به دنبال آن تعیین توان باربری پی، و یکبار با تعیین ضریب اطمینان پایداری دیوار مسلح شده با استفاده از روش C-φ reduction مورد ارزیابی قرار گرفته است ]ٌ.[ بر اساس پارامترهای معرفی شده در جدول ٌ مدلسازی بر روی دیوار حائل مسلح به ژئوتکستایل با استفاده از نرم افزار PLAXIS انجام گرفته و تاثیر پارامترهای مختلف در آن ارزیابی شده است.

جدول ٌ- محدوده تغییرات پارامترهای متغیر در مدلسازی
ردیف پارامتر نماد واحد مقدار
۱ جنس خاک مطابق جدول ٍ

۲ طول ژئوتکستایل L (m) 2,3,4,6,8

۳ ارتفاع خاک مسلح Z (m) 2,4,6×

چهار نوع خاک مسلح بر روی زمین طبیعی از جنس رس در نظر گرفته شده است. مشخصات خاک مورد استفاده در مدلسازی و تحلیل در جدول ٍ آورده شده است ]ٍ.[ پی از نوع نواری بصورت انعطاف پذیر با ارتفاع ًَ سانتیمتر، سختی خمشی EI=8.96×۱۰۴ kNm2/m ، سختی محوری EA = 1.68×۱۰۶ kN/m و به عرض ثابت B = 2 m درنظر گرفته شده است. فواصل نصب ژئوتکستایل نیز ِ/ً متر در نظر گرفته شده است ]َ.[

جدول ٍ- مشخصات خاک های مورد استفاده در مدلسازی (شامل خاک مسلح و لایه بستر از جنس رس)
×پارامتر نماد واحد بستر رسی خاک مسلح
I II III IV
وزن مخصوص  (kN/m2) 17 19 19 19 19
خاک
چسبندگی C (kN/m2) 34 0 0 20 40

زاویه اصطکاک o 30×
داخلی  ( ) ۰ ۴۰ ۳۰ ۳۰
زاویه اتساع  (o) 0 10 0 0 0×

مدول الاستیسیته (kN/m2) ×
Eref 10000 25000 25000 25000 25000

نسبت پواسون ×
 – ۰٫۳ ۰٫۳ ۰٫۳ ۰٫۳ ۰٫۳

فصل ضریب Rint – – 0.8 0.8 0.8 0.8×
مشترک
َ. بررسی نتایج حاصل از مدل سازی

در این بخش، تاثیر پارامترهایی نظیر جنس خاک و طول المان ژئوتکستایل با توجه به سایر عوامل تاثیر گذار، بر پایداری و ظرفیت باربری دیوار حائل مسلح به ژئوتکستایل مورد مطالعه قرار گرفته است.

َ. ٌ. اثر جنس خاک بر ظرفیت باربری پی

جنس خاکریز بر میزان باربری لایه اثر بسزایی دارد.همانطور که در اشکال ٌ ، ٍ و َ مشاهده می شود می توان دید که در تمامی مدلسازی ها خاک II با زاویه اصطکاک داخلی ۳۰ درجه و چسبندگی ۰ کمترین ظرفیت باربری را دارد. با افزایش زاویه اصطکاک داخلی خاک به ۴۰ درجه ظرفیت باربری افزایش می یابد اما افزایش میزان چسبندگی خاک (از مقدار ۰ در خاک II تا ۲۰ در خاک III و ۴۰ در خاک (IV تاثیر بیشتری در افزایش توان باربری پی با شرایط درنظرگرفته شده دارد.

شکل ٌ – تغییرات توان باربری با افزایش طول ژئوتکستایل در شرایطz=2