خلاصه
در حال حاضر برای افزایش پایداری شیروانی های مستعد گسیختگی، روشهای متعددی وجود دارد. روشهای تثبیت شیروانی ها به طور کلی باعث کاهش نیروهای محرک و افزایش نیروهای مقاوم یا هر دو آنها می شود. در سالهای اخیر شیروانیهای مسلح ژئوسنستیکی راه حالهای مبتکرانه و بسیار مقرون به صرفهای برای حل مسائل مربوط به پایداری شیروانیها پیش روی مهندسین قرار داده اند، بهخصوص پس از وقوع گسیختگی و یا هنگامی که بخواهیم شیروانیهایی با شیب بیش از شیب ایمن شیروانی های غیر مسلح احداث نماییم. در این مقاله سعی برآن است مروری کامل رب روش های بررسی مکانیزم عملکردی و بکارگیری انواع مختلف ژئوسنستیک ها و نیز مزایای شیروانیهای خاکی مسلح شده با آنها، صورت گیرد.

کلمات کلیدی: شیروانی، مسلح کننده، ژئوتکستایل، پایداری شیروانی

ٌ. مقدمه

مهندسی شیروانیها یکی از مهمترین شاخههای مهندسی ژئوتکنیک است که به مباحثی از قبیل ساخت، طراحی، بازسازی و نگهداری دامنهها و شیبهای خاکی میپردازد. بنابراین مطالعه و تحلیل شیروانیها جهت درک عملکرد آنها و به ویژه پایداری و تغییر شکلهایشان ضروری است. یکی از روشهای قدیمی و نیز موثر افزایش پایداری و همچنین کاهش تغییر شکل شیروانیها استفاده از ژئوتکستایل ها میباشد. ژئو تکستایل ها صفحات نفوذ پذیری هستند که از الیاف پلی پروپیلن و یا پلی استر و به دو صورت کلی بافته شده ( تک رشته ای و چند رشته ای ) و بافته نشده ساخته می شوند . در ژئو تکستایل های بافته شده رشته های الیاف با تکنولوژی بافت منسوجات به شکل های مختلف بافته می شوند در حالیکه در نوع بافته نشده توده ای از الیاف با استفاده از حرارت ، چسبهای شیمیائی یا فشار مکانیکی به هم اتصال یافته و بدین ترتیب انواع مختلف ژئو تکستایل ها تولید می گردند. بررسی شیروانیهای مسلح شده به سه روش آزمایشگاهی، تعادل حدی و نیز تحلیل عددی، انجام میپذیرد. در این مقاله، مروری کلی بر روی آزمایشها صورت گرفته توسط Viswanadham ، Hu و همکارانش، Yang و همکارانش، li و همکارانش و نیز Lo Grasso و همکارانش در زمینه روشهای آزمایشگاهی، صورت گرفته است. و در ادامه به مطالعات Whitman and Bailey ، Cheng and Lau ، Schneider and Holt z ، Greenwood ، Srbulov و نیز Park و همکارانش جهت مطالعه روشهای تعادل حدی و همچنین تحقیقات Kreider and kim ، Huang و همکارانش، Liu و همکارانش و نیز Mehdipour و همکارانش برای روش عددی اشاره شده است.

ٍ. روشهای آزمایشگاهی
ٍ؟ٌ. استفاده از سانتریفیوژ

مدل سازی سانتریفیوژ امروزه به صورت وسیعی در مدل سازی فیزیکی مسائل ژئوتکنیکی به کار می رود. آزمایش های مدل سانتریفوژ که در مقیاسی کوچکتر در نظر گرفته میشوند، دارای مزیت باز تولید سطح تنش مشابه با تغییر شکل و نیز مکانیزم گسیختگی متناظر میباشد. در این روش مدل در معرض شتابی چندین برابر شتاب گرانش زمین قرار میگیرد. تا به امروز مطالعات زیادی با استفاده از این روش بر روی خاکهای مسلح شده با ژئوتکستایل صورت گرفته است. در اکثر مطالعات انجام گرفته به جهت ارزیابی لحظهای بردارهای جابجائی از روش””Digital Image Analysis بهره گرفته شده است. در شکل ٌ نمونهای از شیروانی مسلح شده بعد از انجام آزمایش سانتریفوژ نشان داده شده است.

۱ دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران-مدیریت ساخت دانشگاه حکیم سبزواری

۲ استادیار و عضو هیئت علمی گروه عمران دانشگاه حکیم سبزواری

۱

شکل ٌ. نمونهای از دستگاه سانتریفوژ (Vis wanadham)

Viswanadham تحقیقاتی در سال های ۲۰۰۴ ، ۲۰۰۷ و ۲۰۰۸ با استفاده از این نوع مدل آزمایشگاهی بر روی خاکهای مسلح شده با ژئوتکستایل انجام داده است. در مقاله سال ۲۰۰۴ مطالعه مکانیزم گسیختگی و نیز نحوه توزیع کرنش در طول لایههای ژئوتکستایل انجام گرفت. نتایج بیان میکرد، مکانیزم گسیختگی شیبهای مسلح شده به دو نوع صورت می گیرد: الف. پارگی لایههای مسلح شده. ب. گسیختگی پیش رونده ناشی از کرنش های وسیع لایههای ژئوتکستایل. وقوع نوع خاص گسیختگی به مشخصات کرنش -مقاومت کششی وابسته است. و نیز در این مقاله مدلی پیشنهاد شد که بر اساس آن گسیختگی از محل وسط شیب مسلح شده، آغاز میگردد. و در ادامه این تحقیق در سال ۲۰۰۷ اثر نوع مسلح کننده و نیز فاصله آنها بر روی خاکهای مسلح شده با ژئوتکستایل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد علاوه بر این که نشستهای سطحی وابسته به نوع مسلح کننده و نیز فاصله آنها میباشد، با افزایش شیب سطح شیبدار سطح گسیختگی از سطح رویه شیب دور میشود. و تحقیقات Viswanadham در سال ۲۰۰۸ بر روی خاکهای مسلح شده با ژئوتکستایل در معرض انواع جابجاییهای اختلافی ادامه پیدا کرد. نتایج این مطالعه حاکی از آن بود که حتی بعد از جابجائی اختلافی معادل یک متر در ابعاد پروتوتیپ نیز سطح شیبدار تقویت شده با ژئوتکستایل با رویه دور پیچ شده دچار گسیختگی نمی شود. در سال ۲۰۱۰ Hu و همکارانش با استفاده از این مدل آزمایشگاهی شیبهای چسبنده مسلح شده با ژئوتکستایل را مورد مطالعه قرار دادند. بر اساس نتایج آزمایش، مسلح کننده زمانی در به تاخیر انداختن گسیختگی اثر دارد که طول مسلح کننده از طول موثر آن بیشتر باشد. در سال ۲۰۱۲ ، Yangو همکارانش اطلاعات تنش و کرنش Backfill را در مدل سطح شیبدار مسلح شده با ژئوتکستایل با استفاده از سانتریفوژ تحت تنش بارگذاری و نیز شرایط کرنش بزرگ بررسی کردند. در این بررسی مشاهده گشت، نرخ نشست سطح شیبدار و نیز بارگذاری کششی تقویت کنندهها زمانی که کرنشهای نرم شوندگی به صورت غیریکنواخت در طول سطح گسیختگی شروع میشود، به صورت چشمگیری افزایش می یابد. و در ادامه در سال ۲۰۱۳، LI و همکارانش با استفاده از سانتریفوژ و نیز مدل سازی عددی پایداری شیبهای مسلح سده با ژئوتکستایل عمیق و شیب دار، را مورد بررسی قرار دادهاند. نتایج آزمایشهای سانتریفوژ و نیز مدلسازی عددی نشان داد حضور ژئوتکستایلها ضریب پایداری را به صورت موثری افزایش می دهد.