تعهدنامهی اصالت اثر و رعایت حقوق دانشگاه

دانشکدهی فنی و مهندسی
گروه آموزشی عمران
پایاننامه برای دریافت درجهی کارشناسی ارشد
در رشتهی مهندسی عمران گرایش مکانیک خاک و پی

عنوان:
بررسی آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی خاک

استاد راهنما:
دکتر احد اوریا

استاد مشاور:
مهندس طاهر باهرطالاری

پژوهشگر:
سینا لطفالهی قرهشیران

بهار 1394

دانشکدهی فنی و مهندسی
گروه آموزشی عمران

پایاننامه برای دریافت درجهی کارشناسی ارشد
در رشتهی مهندسی عمران گرایش مکانیک خاک و پی

عنوان:
بررسی آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی خاک

پژوهشگر:
سینا لطفالهی قرهشیران

ارزيابي و تصويب شدهی كميتهی داوران پاياننامه با درجهی بسیار خوب
نام و نام خانوادگیمرتبهی علمی سمت امضاءاحد اوریااستادیاراستاد راهنما و رییس کمیتهی داورانطاهر باهر طالاریمربیاستاد مشاورعلیرضا نگهداراستادیارداور
اردیبهشت – 1394

تقدیم به:

ع
ب
ج

نام خانوادگي دانشجو: لطفالهی قرهشیران نام: سیناعنوان پاياننامه: بررسی آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی خاکاستاد راهنما: احد اوریا
استاد مشاور: طاهر باهرطالاریمقطع تحصيلی: کارشناسی ارشد رشته: مهندسی عمران
گرايش: مکانیک خاک و پی دانشگاه: محقق اردبيلي
دانشكده: فنی مهندسی تاريخ دفاع:2/2/1394 تعداد صفحات:118 چكيده:
مقاومت قوسی خاک یکی از پدیدههای مهم در مسائل ژئوتکنیکی از قبیل سازههای زیرزمینی، تونلها، شمعهای سرباز، دیوارهای حائل و غیره، میباشد. تئوری آرچینگ حدود 150 سال پیش شناخته شد. تحقیقات در حقیقت به‌صورت پراکنده و اغلب نسبت به یک ناحیهی خاص که از اهمیت ویژهای در آن نقطه زمانی داشته است، میباشد. در سال 1943 عمومیترین تعریف قابل‌قبول برای پدیده قوسی توسط ترزاقی ارائه گردید، به‌طور خلاصه اگر قسمتی از دریچهی صلب تودهی خاک رو به پایین حرکت کند، خاک مجاور، با توجه به باقی‌مانده از توده خاک، حرکت می‌کند. در این پایان‌نامه با ساخت جعبهای با دریچههای متغیر که قابلیت جابجایی دارند، در محیط آزمایشگاهی سعی شده حرکت دریچه در راستای افق بوده و پدیدهی قوسی خاک بر روی دو نوع ماسه در این حالت مورد بررسی قرار گیرد. سپس میزان خاک جابجا شده، شکل و سطح گسیختگی اندازهگیری شده و تغییرات تنش در پشت دیوار به نسبت عرض آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین یک نمونه از آزمایشهای انجام شده در محیط نرمافزار عددی PLAXIS مدل شده و مورد مقایسه قرار گرفته است. درنهایت میتوان دید که سطح گسیختگی غیرهخطی بوده و توزیع تنش در پشت دریچه به‌شدت به عرض دیوار بستگی دارد که. با افزایش عرض دریچه عرض گسیختگی افزایش مییابد که با میل عرض دریچه به بینهایت سطح گسیختگی منطبق بر سطح گسیختگی تئوری میشود؛ و درنهایت مشاهده میشود، خاک پشت دریچه از خود مقاومت قوسی نشان میدهد. کلیدواژه‌ها: مقاومت قوسی، سطح گسیختگی، توزیع تنش

فهرست مطالب
شماره و عنوان مطالب صفحه
فصل اول: کلیات پژوهش
1-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
1-2- بيان مسئله……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….17
1-3- اهداف تحقيق……………………………………………………………………………………………………………………………………………………18
1-3-1- اهداف كلي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..18
1-3-2- اهداف جزئي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………18

فصل دوم: تئوریهای مربوط به فشار جانبی خاک روی دیوار حائل
2-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
2-2- فشار جانبي خاك در حالت سكون……………………………………………………………………………………………………………………….21
2-3- نظريه فشار خاك رانكين……………………………………………………………………………………………………………………………………24
2-3-1- فشار جانبی محرک خاك رانكين…………………………………………………………………………………………………………………….25
2-3-2- فشار جانبي مقاوم خاك رانكين………………………………………………………………………………………………………………………27
2-4- نظريه فشار خاك كولمب……………………………………………………………………………………………………………………………………31
2-4-1- فشار جانبي محرك خاك كولمب……………………………………………………………………………………………………………………30
2-4-2- فشار جانبي مقاوم خاك كولمب………………………………………………………………………………………………………………………34
2-4-3- روش ترسيمي محاسبه فشار خاك محرك كولمب……………………………………………………………………………………………35
2-4-4- روش ترسيمي محاسبه فشار محرك خاك با خاک‌ریز چسبنده…………………………………………………………………………..38
2-5- فشار جانبي خاك بر اساس روشهاي تحليل ساير محققان……………………………………………………………………………………43
2-6- فشار جانبي خاك بر اساس وزن توده……………………………………………………………………………………………………………….44

فصل سوم: تئوری آرچینگ ترزاقی
3-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………47
3-3- تئوری آرچینگ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..50

فصل چهارم: آزمایشات و مدلسازی عددی
4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………59
4-2- مشخصات خاک مصرفی………………………………………………………………………………………………………………………………..59
4-2-1- منحنی دانهبندی……………………………………………………………………………………………………………………………………….59
4-2-2- محاسبه زاویهی اصطکاک داخلی ()…………………………………………………………………………………………………………61
4-2-3- محاسبه وزن مخصوص ()………………………………………………………………………………………………………………………62
4-3-مشخصات مدل فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………………………….63
4-4- مدلسازی آزمایشگاهی…………………………………………………………………………………………………………………………………..64
4-4-1- ارتفاع 15 سانتیمتر…………………………………………………………………………………………………………………………………….64
4-4-2- ارتفاع 20سانتیمتر……………………………………………………………………………………………………………………………………..72
4-4-3- ارتفاع 25 سانتیمتر……………………………………………………………………………………………………………………………………..78
4-4-4- مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از آزمایشات…..…………………………………………………………………………………………………..84
4-4-5- بررسی درصد کاهش فشار در پشت دریچه…………………………………………………………………………………………………..87
4-5- مدلسازی عددی…………………………………………………………………………………………………………………………………………..91

فصل پنجم: بحث و نتیجهگیری
5-1- بحث و نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………..97
5-2-پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………98
فهرست منابع و مآخذ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….99
فهرست جدولها
شماره و عنوان جدول صفحه جدول ‏2-1: ضرایب فشار جانبی محرک خاک (کاکو و کریزل، 1948) …………………………………………………………………………….43
جدول ‏4-1: نتایج آزمایش دانهبندی………………………………………………………………………………………………………………………..60
جدول ‏4-2: محاسبه ضریب یکنواختی و دانهبندی…………………………………………………………………………………………………………61
جدول ‏4-3: محاسبه وزن مخصوص ()………………………………………………………………………………………………………………….63

فهرست شکلها
شماره و عنوان شکل صفحه
شکل ‏11: آرچینگ محرک…………………………………………………………………………………………………………………………………….5
شکل 1-2: تراکم پذیر بودن سازه نسبت به خاک……………………………………………………………………………………………………………5
شکل 1-3: آرچینگ مقاوم………………………………………………………………………………………………………………………………………6
شکل 1-4: تراکمپذیر بودن خاک نسبت به سازه………………………………………………………………………………………………………………7
شکل 1-5:(a) جریان خاک به سمت تونل کمعمق زمانی که تسلیم در توده خاک رخ میدهد…………………………………………….9
شکل 1-5:(b) پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل……………………………………………………………………………………9
شکل 1-6: تسلیم شدن در خاک به دلیل حرکت رو به پایین در پایه………………………………………………………………………………..9
شکل 1-7:(a) ناحیه تسلیم در خاک زمانی که تونل در عمق بزرگی قرار میگیرد، (b) پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………10
شکل 1-8: شمعهای ردیفی……………………………………………………………………………………………………………………………………..11
شکل 1-9: شمعهای مماس به هم………………………………………………………………………………………………………………………………11
شکل 1-10: نمایی از شمع دیوارها……………………………………………………………………………………………………………………………12
شکل 1-11: (a) توزیع یکنواخت فشار محرک زمین، که به‌طور پیوسته به دیوار اعمال میشود. (b) توزیع مثلثی میباشد که گاهی اوقات به شمع سرباز دیوارها وارد میشود………………………………………………………………………………………………………………..12
شکل 1-12: الف) دیوار حائل وزنی، ب) دیوار حائل نیمه وزنی …………………………………………………………………………………….13
شکل 1-13: دیوار حائل طرهاي………………………………………………………………………………………………………………………………..14
شکل 1-14: ديوار حائل پشت‌بنددار………………………………………………………………………………………………………………………………15
شکل 1-15: اندرکنش خاک و سازه هنگام زلزله………………………………………………………………………………………………………….16
شکل 2-1: فشار جانبی خاک روی دیوار حائل در شرایط سکون……………………………………………………………………………………22
شکل 2-2: الف) حالات تنش قبل و بعد از گسیختگی، ب) تنش وارد بر المان در حالت سکون، ج) گسیختگی در حالت محرک، د) گسیختگی در حالت مقاوم………………………………………………………………………………………………………………………………………………26
شکل 2-3: تنشهای وارد بر خاک پشت دیوار در المانی از خاک………………………………………………………………………………….28
شکل 2-4: گوه گسیختگی در تئوری کولمب برای تعیین نیروی جانبی وارد بر دیوار……………………………………………………….32
شکل 2-5: الف) شرایط مفروض برای گوه گسیختگی کولمب، ب) محل تلاقی نیروها از O نمیگذرد و تعادل لنگرها ارضا نمیشود، ج) مثلث نیروها برای تعیین نیروی محرک…………………………………………………………………………………………………………….32
شکل 2-6: گوه گسیختگی برای محاسبه نیروی جانبی وارد بر دیوار در تئوری کولمب…………………………………………..35
شکل 2-7: حل کولمان برای فشار محرک خاک……………………………………………………………………………………………………….36
شکل 2-8: چندضلعی نیرو برای تعیین نیروی محرک در گوه گسیختگی خاک چسبنده………………………………………………….38
شکل 2-9: روش گوه آزمایشی برای تعیین نیروی محرک در خاک‌ریز چسبنده………………………………………………………………..42
شکل 2-10: پارامترهای مربوط به روش کاکو و کریزل…………………………………………………………………………………………………44
شکل 3-1: گسیختگی در ماسه چسبنده قبل از آرچینگ (a)، گسیختگی به دلیل حرکت رو به پایین مقطعی نازک و دراز از لایهای از ماسه (b)، توسعه دادن جزئیات دیاگرام (a); (c)، گسیختگی برشی در ماسه به دلیل تسلیم ساپورت جانبی با دوران حول بالا………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….50
شکل 3-2: دیاگرام فرض شده برای محاسبه فشار ماسه بین دو سطح عمود لغزش………………………………………………………..51
شکل 3-3: نمایشی از نتایج محاسبات……………………………………………………………………………………………………………………….53
شکل 3-4: نمایشی از نتایج محاسبات……………………………………………………………………………………………………………………….55
شکل 4-1: منحنی دانهبندی……………………………………………………………………………………………………………………………………60
شکل 4-2: آزمایش تعیین زاویه اصطکاک داخلی ()………………………………………………………………………………………………..62
شکل 4-3: (الف)، پرسپکتیوی از ابعاد باکس (ب)، نمایی از دریچههای باکس………………………………………………………………..64
شکل 4-4: آزمایش با ارتفاع 15 سانتیمتر……………………………………………………………………………………………………………………65
شکل 4-5: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری………………………………………………….66
شکل 4-6: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری………………………………………………….66
شکل 4-7: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری………………………………………………….67
شکل 4-8: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری………………………………………………….67
شکل 4-9: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری……………………………………………..68
شکل 4-10: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری……………………………………………….69
شکل 4-11: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری……………………………………………..69
شکل 4-12: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری……………………………………………….70
شکل 4-13: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری………………………………………………..70
شکل 4-14: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری…………………………………………….71
شکل 4-15: نمونهای از شکل گسیختگی……………………………………………………………………………………………………………………..71
شکل 4-16: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری………………………………………………..72
شکل 4-17: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری………………………………………………..73
شکل 4-18: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری………………………………………………..73
شکل 4-19: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری………………………………………………..74
شکل 4-20: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری………………………………………………74
شکل 4-21: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری………………………………………………..75
شکل 4-22: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری………………………………………………..75
شکل 4-23: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری………………………………………………..76
شکل 4-24: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری………………………………………………..76
شکل 4-25: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری………………………………………………77
شکل 4-26: گسیختگی خاک ناشی از جابجایی دریچه…………………………………………………………………………………………………..78
شکل 4-27: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری………………………………………………..79
شکل 4-28: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری………………………………………………..79
شکل 4-29: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری………………………………………………..80
شکل 4-30: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری……………………………………………….80
شکل 4-31: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری………………………………………………81
شکل 4-32: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری………………………………………………..81
شکل 4-33: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری………………………………………………..82
شکل 4-34: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری………………………………………………..82
شکل 4-35: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری………………………………………………..83
شکل 4-36: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری………………………………………………83
شکل 4-37: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 15 سانتیمتری……………………………………………………………………………………84
شکل 4-38: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 20 سانتیمتری……………………………………………………………………………………85
شکل 4-39: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 25 سانتیمتری……………………………………………………………………………………85
شکل 4-40: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 15 سانتیمتری……………………………………………………………………………………86
شکل 4-41: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 20 سانتیمتری……………………………………………………………………………………86
شکل 4-42: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 25 سانتیمتری……………………………………………………………………………………87
شکل 4-43: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 15…………………………………………………………………………………88
شکل 4-44: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 20……………………………………………………………………………….88
شکل 4-45: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 25………………………………………………………………………………89
شکل 4-46: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 15………………………………………………………………………………..89
شکل 4-47: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 20………………………………………………………………………………..90
شکل 4-48: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 25………………………………………………………………………………..90
شکل 4-49: مشبندی صورت گرفته توسط نرمافزار………………………………………………………………………………………………………91
شکل 4-50: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه 2 سانتیمتری…………………………………………………………………………..92
شکل 4-50: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه 4 سانتیمتری…………………………………………………………………………..93
شکل 4-50: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه 6 سانتیمتری…………………………………………………………………………..94
شکل 4-50: میزان جابجایی خاک بعد از باز کردن دریچه 8 سانتیمتری…………………………………………………………………………..94

فهرست علائم اختصاری
علامت اختصاری مفهومزاويه اصطكاك داخلي خاكcچسبندگیزاویه اصطکاک بین خاک و دیواروزن مخصوص مصالحوزن مخصوص خشک طبیعیوزن مخصوص خشک حداقلنیروی رانش محرک وارد بر دیوارنیروی رانش مقاوم وارد بر دیوارتنش در حالت سکونتنش در حالت محرکتنش در حالت مقاومتنش قائمتنش افقیتنش اصلی حداکثرتنش اصلی حداقلتنش برشیuفشار آب حفرهایضریب فشار جانبی خاک در حالت سکونضریب فشار جانبی خاک در حالت محرکضریب فشار جانبی خاک در حالت مقاومضریب فشار جانبی خاکPIنشان خمیریOCRنسبت پیش تحکیمHارتفاع دیوارhارتفاع هر نقطه دلخواه از پای دیوارzعمق خاک پشت دیوارWوزن گوه گسیختگیLepطول مؤثر خاک‌ریز پشت دیوارEضریب ارتجاعی خاکجابجایی حدی دیوار در حالت مقاوممجموع جابجایی دورانی و انتقالی دیوارجابجایی دیوار در اثر دورانجابجایی انتقالی دیوارxنسبت جابجایی دیوار به جابجایی حدیزاویه بین شعاع اولیه با هر شعاع از اسپیرال لگاریتمیشعاع اولیه اسپیرال لگاریتمیشعاع اسپیرال لگاریتمیشعاع میانی یا منصف اسپیرالمساحت اسپیرال لگاریتمیمساحت گوه گسیختگیمؤلفه‌های مرکز سطح اسپیرال لگاریتمیزاویه بین دیوار و شعاع اسپیرال لگاریتمیزاویه گوه گسیختگی در پای دیوارزاویه گوه گسیختگی با افق در ارتفاع دیوارزاویه بین صفحه اصلی حداقل با افقطول گوه گسیختگی در تراز فوقانیبازوی لنگر نیروی وزنبازوی لنگر نیروی وارد بر دیوارnaضریب محل اثر نیرو (به‌دست‌آمده از هندسه دیوار)ضریب محل اثر نیرو (به‌دست‌آمده از توزیع تنش جانبی)فشار قائم خاکفشار افقی خاکبرآیند فشار جانبی وارد بر دیوار

فصل اول:
کليات پژوهش

1-1- مقدمه
وجود هرگونه سازه در داخل تودهی زمین باعث تغییر در توزیع تنش1 در محل شده و انتظار میرود که این تغییر نیرو بر سازه تأثیر بگذارد. علاوه بر این زمین واقع در مجاورت یک سازه میتواند تا حد زیادی ظرفیت باربری آن را در مقایسه با سازهی مشابه غیرهمدفون افزایش دهد. در طراحی سازههایی از قبیل تونلها، گودالها، مجاری آبهای زیرزمینی و غیره نمیتوانند از آییننامههای موجود برای سازههایی که بر روی زمین احداث می‌شوند، تبعیت کنند. سه عامل اصلی برای تصمیمگیری این‌که چه سطح از تنش تغییر میکند (مک نالتی2، 1965): خواص فیزیکی سازه، رفتار بار-تغییرشکل سازه، خواص زمین اطراف سازه به‌خصوص قابلیت انتقال نیروها میتوان اشاره کرد. این روند که باعث میشود، تنشها بر یا به اطراف سازهی مدفون شده در خاک از میان تنشهای برشی ناشی از جابجاییهای مرتبط انتقال پیدا کنند پدیده قوسی یا همان Arching گویند.

1-1-1-پیشینه تحقیق
پدیده قوسی3 حدود 150 سال پیش شناخته شد. تحقیقات در این زمینه به‌صورت پراکنده و اغلب نسبت به یک ناحیهی خاص که از اهمیت ویژهای در آن نقطه زمانی داشته است، میباشد. پدیده قوسی در بسیاری از مسائل ژئوتکنیک وجود دارد. درحالی‌که پدیده قوسی در ابتدا در زمینهی غیره ژئوتکنیکی شناخته شده و مورد بررسی قرار گرفته است. در حدود سال 1800 مهندسان نیروی نظامی فرانسه اقدام به طراحی مخزن سیلو نمودند (فلد4، 1948). آن‌ها یافتند که قسمت انتهایی سیلو فقط بخشی از وزن کل مصالح بالای آن را حمل میکند و دیوارهای کناری در معرض نیروی بیشتری نسبت به آنچه که انتظار میرفت، قرار دارند. آزمایشات نشان دادند که اگر مقطع کوچکی از قسمت انتهایی جدا شده و به پایین حرکت کند، نتیجه میشود که نیروی وارده به مقطع بسته به ارتفاع مصالح داخل مخزن دارد. آن‌ها نتیجه گرفتند، یک قوس در بالای مقطع جابجا شده، شکل میگیرد. بعد از سال 1800 این دانش از رفتار در مخزن سیلوها در طراحی سیلوها برای مصالح دانهای و سایر مصالح ذرهای به کار برده شد. در محدودهی سال 1910 پروژه مهم زهکشی زمین در میدوست جریان یافت (اسپانگلر و هندی5، 1973). مهندسان یافتند که بسیاری از لولههای زهکش پس از نسب و ریختن خاک، دچار شکست شدهاند. آنسون مارستون، تحقیقات وسیعی در دانشگاه ایالت آیووا در رابطه با نیروهای وارده بر لوله‌های دفن شده در زمین انجام داد و دریافت که به دلیل انعطاف‌پذیر بودن لولهها و همچنین روند نسب، مقدار نیرو تغییر میکند؛ که این تغییر به پدیده قوسی نسبت داده شد. در سال 1920 تا 1930 اهمیت آرچینگ در اطراف تونلها شناخته شد؛ که این از آزمایشات متعددی که حتی امروزه نیز مورد استفاده قرار میگیرد حصول گردید (سزچی6، 1996). در 1936 ترزاقی با انجام آزمایش‌هایی تئوری آرچینگ را مطرح کرد. در سال 1960 زمانی که وزارت دفاع آمریکا حمایت قابل‌توجهی از تحقیقات در زمینه اندرکنش خاک-سازه کرد. تکنیکهایی برای طراحی سختتر استحکامات نظامی نیاز شد و شناخته شد که پدیده قوسی این امکان را میدهد که از زیر، زمین برای محافظت از حملات نظامی هستهای که باعث نابودی کلیه سازههای سطحی میشود، بهره برد؛ که اغلب این تحقیقات را سیمپسون در سال 1964 در زمینه اندرکنش خاک-سازه ارائه داد. امروز با گذشت بیش از 50 سال از ارائه تئوری آرچینگ به دلیل اهمیت این پدیده در طراحی سازهای و مسائل ژئوتکنیکی در سازههای مدفون هنوز تحقیقات در این زمینه ادامه دارد.
در ایران نیز دکتر مسعود مکارچیان با ساخت دستگاه اندازه‌گیری نيروي قوس زدگي، این پدیده را در مصالح ماسهای مورد بررسی قرار داد. درنهایت شاخص قوس زدگی با توجه به میزان دانسیته نسبی مصالح ماسهای و نیز ارتفاع نمونه خاک در سلول آزمایش ارائه شد. همچنین دکتر جمشید صدر کریمی در سال 1389 در دانشگاه تبریز این پدیده را در حالتی که شکل دریچهها دایره و با قطرهای متفاوت بوده، مورد بررسی قرار داد تا تأثیر شکل دریچه و ابعاد آن بر پدیده قوسی را به دست آورد.

1-1-2- پدیده قوسی (Arching)
عمومیترین تعریف قابل‌قبول برای پدیده قوسی توسط ترزاقی7 (1943) ارائه گردید، به‌طور خلاصه اگر قسمتی از دریچهی صلب تودهی خاک رو به پایین حرکت کند شکل (1-6)، خاک مجاور، با توجه به باقی‌مانده از توده خاک، حرکت می‌کند. این حرکت با استفاده از تنشهای برشی که باعث کاهش فشار در قسمت پایین آمدهی دریچه و افزایش فشار در اطراف قسمت صلب میشود، مقاومت میکند. این تئوری پدیده قوسی میباشد و این اغلب زمانی اتفاق میافتد که یک قسمت از دریچه نسبت به قسمتهای مجاور پایین‌تر باشد. بسته به حرکتهای مرتبط سازه و زمین اطراف میتوان پدیده قوسی را به دو حالت محرک و مقاوم مجزا نمود. شکل (1-1) آرچینگ محرک8 را نشان میدهد (که در بعضی موارد آرچینگ مثبت خوانده میشود). سازهی موجود درون توده خاک اگر تغییرشکل پذیرتر از خاکی که آن را احاطه کرده، باشد، (هنگامی‌که بار بیش از حد و یا اضافی به سیستم اعمال گردد، سازه تغییر شکل بیشتری نسبت به خاک خواهد داد (شکل 2-1)). تنشها بر روی سازه کمتر از تنشهای ژئواستاتیک میباشد، در صورتی که تنش در خاک اطراف سازه بزرگ‌تر است. شکل (3-1) آرچینگ مقاوم9 را نشان میدهد (که اغلب به‌عنوان آرچینگ منفی شناخته میشود). در اینجا خاک نسبت به سازه تراکم پذیرتر میباشد و از این رو باعث افزایش فشار کل بر روی سازه و همچنین کاهش فشار در خاک اطراف آن میشود (شکل (4-1)).
اگر خواص نیرو-تغییرشکل سازه و خاک یکسان باشد، تنش در خاک و بر روی سازه از جنس ژئواستاتیک خواهد بود و هیچگونه آرچینگی اتفاق نمیافتد. وقوع چنین وضعیتی بعید است، به این دلیل که میان رفتار مصالح سازه ازجمله آهن و فولاد با خاک تفاوت وجود دارد. خصوصاً سازههای زیرزمینی که تغییرشکلشان یکنواخت نیستند که سبب میشود توزیع تنش پیچیدهتر شود. بازتوزیع تنش ناشی از جابجاییهای مرتبط رفتاری است که اغلب در هر دو خاک درشتدانه و چسبنده مشاهده میشود. ولی بقاع این بازتوزیع به‌هرحال برای این دو نوع خاک یکسان نیست. در خاکهای ریزدانه پدیده خزش سبب میشود تنشها در طول زمان کاهش‌یافته و اغلب بزرگی آن نزدیک به وزن بیشبارگذاری شود (پک10، 1969). پروسه کاهش تنش مشابهی نیز میتواند در خاکهای درشتدانه زمانی که تحت عوامل خارجی ازجمله ارتعاشات هستند، رخ دهد. به هرحال، دامنه کاهش معمول مشاهده شده ناشی از آرچینگ برای خاکهای درشتدانه از مقادیر ناچیز تا فقط حدود 15 درصد است (اسپانگر و هندی 1973). ازنقطه‌نظر طراحی، کاهش بار مفید طولانی‌مدت به دلیل پدیده قوسی میتواند تنها در خاکهای دانهای پیش‌بینی شود.

شکل 1-1: آرچینگ محرک

شکل 2-1: تراکمپذیر بودن سازه نسبت خاک

شکل 3-1: آرچینگ مقاوم

شکل 4-1: تراکمپذیر بودن خاک نسبت سازه

1-1-3- تونل
پوشش تونل11 هرگز در معرض مقدار باری که توسط تنش اولیهی حاکم بر زمین پیش‌بینی‌شده، قرار نمیگیرد. خوشبختانه مقدار تنش اولیه با تغییرشکل زمین که به هنگام حفاری و اغلب پس از نسب و راهاندازی رخ میدهد کاهش مییابد. این کاهش تنش ناشی از تغییر شکل زمین پدیده قوسی را نشان میدهد. ازآنجاکه تغییرشکل زمین متصل است به تغییرشکل پوشش، بنابراین مقدار بار وارده به پوشش بستگی به تغییرشکل خود آن دارد. به این دلیل است که همیشه اندرکنش خاک و سازه و تشکیل مشکل اصلی برای طراحی به‌عنوان بار وارده، متغیر مستقل نیست؛ بنابراین سؤال این نیست که چه فشاری به پوشش تونل اعمال میشود، بلکه مسئلهی اصلی این است که چه رابطهای بین فشار و تغییرشکل وجود دارد.
ترزاقی از تئوری فوق‌الذکر در طراحی تونل استفاده کرد (ترزاقی 1943). ناحیه تنش در خاک بالای تونل مشابه است با ناحیه تنش خاک در بالای نوار تسلیم. ترزاقی فرض کرد که عملکرد خاک مجاور تونل به هنگام ساختن به سمت جوانب تونل میباشد. این، شرایط فشار محرک با سطوحی از ناحیهی تسلیم با سطح شیبدار در حدود ایجاد میکند. ناحیه تسلیم در اطراف تونل و منشور تسلیم در شکل (1-5-a) نشان داده شده است. در سطح بام تونل، عرض نوار تسلیم () برای تونلهای مستطیلی برابر است با:
(1-1)
اگر بام تونل در عمق D قرار گیرد، تنش قائم در بام برابر است با:
(1-2)
شکل (1-5-b) نشان دهنده تنش قائم در خاک بالای تونل میباشد.
اگر تونل در عمق بزرگی از سطح زمین قرار گیرد، اثرات آرچینگ نمیتواند از ارتفاع خاص در بالای سقف تونل فراتر رود (همانند در شکل (1-6)). شکل (1-7-a) موقعیت تونل در یک عمق بزرگ را نشان میدهد. تنش قائم در سقف برابر است با:
(1-3)
زمانی که بسیار بزرگ باشد، تنش عمودی به مقدار زیر محدود میشود:
(1-4)
اگر تونل در ماسه ساخته شود، مقدار چسبندگی () برابر میباشد؛ بنابراین در جهت اطمینان، در نظر گرفته‌شده و رابطه (1-4) به‌صورت زیر سادهسازی میشود:
(1-5)
شکل (1-7-b) پروفیل تنش قائم در بالای تونل و در عمق زیاد نشان میدهد. اثرات آرچینگ فقط در فاصلهی از بام تونل موجود میباشد (شکل (1-7)). هیچ اثر آرچینگی در خارج از این محدوده اتفاق نمیافتد، یعنی هیچ مقاومت برشی در رخ نمیدهد.

شکل 1-5: (a) جریان خاک به سمت تونل کمعمق زمانی که تسلیم در توده خاک رخ میدهد. قوس سطح لغزش واقعی، خط سطح لغزش فرض شده، (b) پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل (ترزاقی 1943)

شکل 1-6: تسلیم شدن در خاک به دلیل حرکت رو به پایین در پایه (ab)، منحنی ac و bd: سطح لغزش واقعی، خط ac و bf: سطح لغزش فرض شده (ترزاقی 1943)

شکل 1-7: (a) ناحیه تسلیم در خاک زمانی که تونل در عمق بزرگی قرار میگیرد، (b) پروفایل تنش قائم در خاک موجود در بالای تونل (ترزاقی 1943)

1-1-4- شمعهای ردیفی
گاهی برای احداث ابنیهی نگهبان خاک، شمعهای متصل به هم در یک ردیف مثل یک دیوار اجرا میشود. به این دیوار متشکل از شمعهای ردیفی گاهی شمعهای مماسی (Tangent Piles) یا شمعهای سرباز (Soldier Piles) میگویند. اصطلاح شمعهای سرباز به دلیل شباهت قرارگیری این شمعها در یک ردیف مثل سربازان به کار میرود. اصطلاحی مثل شمعهای متناوب (Staggered Piles) و یا دیوار متشکل از شمعهای مماس بههم (Secant Pile Wall) هم رایج است. این نوع شمعها میتوانند متصل یا بافاصله از هم باشند. اگر از شمعهای ردیفی به‌عنوان اسکله و جایگزین سپر فولادی استفاده شود، شمعها باید در تماس باهم باشند؛ و اگر به‌عنوان دیوار نگهبان خاک در خاکهای چسبنده استفاده شود، میتوان آن‌ها را بافاصله از هم اجرا کرد.

شکل 1-8: شمعهای ردیفی

شکل 1-9: شمعهای مماس به هم
به‌عنوان بخششی از ساخت‌وساز در قسمت جدید راهآهن بین کلن و فرانکفورد، شرکت راهآهن آلمان مطابق شکل (1-10)، حفاری به عمق 16 متر در طولی حدود 3200 متر را با استفاده از ترکیب دیوار و شمع اجرا نموده است. سوراخ حفر شده برای شمعها بدون حذف خاک صورت گرفته است. در عوض از متهی پیوسته برای مخلوط کردن خاک با آب و سیمان یعنی بتن مخلوط در محل استفاده گردیده است. سپس از شمعها با مقطع یو شکل فولادی دوبل که به درون حفرهها رانده شدهاند، استفاده شده است. این روش ساختن نشان میدهد که یک اتصال قوی بین شمع و خاک اطراف آن وجود دارد که این دستیابی به حداکثر آرچینگ میباشد. برای طراحی کلاسیک فازهای چوبی، اغلب توزیع تنش مثلثی که در شکل (1-11) نشان داده شده است، فرض میشود. با این حال، پیشنهادات دیگری نیز ارائه شده است.
شکل 1-10: نمایی از شمع دیوارها

شکل 1-11: (a) توزیع یکنواخت فشار محرک زمین، که به‌طور پیوسته به دیوار اعمال میشود. (b) توزیع مثلثی میباشد که گاهی اوقات به شمع سرباز دیوارها وارد میشود.

1-1-5- دیوار حائل
دیوار حائل، ديواري است كه تکیه‌گاه جانبي براي جدارههاي قائم و يا نزديك به قائم خاك را به وجود ميآورد. از ديوار حائل در بسياري از پروژههاي ساختماني نظير راه‌سازی، پل‌سازی، محوطه‌سازی، ساختمان‌سازی و به‌طورکلی هر جا كه احتياج به تکیه‌گاه جانبي براي جدار قائم خاک‌برداری باشد، استفاده ميشود (براجا ام داس، 2001). برحسب مصالح و هندسه مورد استفاده، ديوار حائل داراي انواع زير است:
1- دیوار حائل وزنی12: اين نوع ديوار از بتن ساده (غيرمسلح) و يا مصالح بنايي بخصوص سنگ با ملات ماسه سيمان ساخته ميشوند. پايداري اين ديوارها در مقابل فشار جانبي، در درجه اول بستگي به وزن آن‌ها دارد. در كشور ما ايران، به علت وجود بنّاهاي سنگ‌کار ماهر و دستمزد مناسب، ساخت ديوارهاي حائل با مصالح بنايي سنگي بسيار معمول است. هرچند كه استفاده اقتصادي از آن‌ها در محدودهي ارتفاعهاي 4 تا 5 متر ميباشد، ليكن استفاده از آن‌ها در ديوارهاي بلند هم مشاهده ميشود.

شکل 1-12: الف) دیوار حائل وزنی، ب) دیوار حائل نیمه وزنی (براجا ام داس، 2003)

2- ديوار حائل نيمه وزني13: گاهي مواقع با استفاده از مقدار محدودي ميلگرد، از عرض ديوار حائل وزني مقداري كاسته ميشود. اين ميلگردها در خمش با مصالح بنايي مشاركت ميكنند.

شکل 1-13: دیوار حائل طرهاي (براجا ام داس، 2003)
3- ديوار حائل طرهاي14: اين ديوارهاي حائل از بتن مسلح ساخته ميشود و متشكل از ديوار تيغه و دال پايه ميباشند. حداكثر ارتفاع اقتصادي اين ديوارها 6 تا 8 متر است.
4- ديوار حائل پشت‌بنددار15: اين ديوارها مشابه ديوارهاي حائل طرهاي هستند با اين تفاوت كه در فواصل منظم داراي پشت‌بندهایی عمود بر ديوار تيغه ميباشند. پشت‌بندها، تيغه و پايه را به يكديگر ميدوزند و درنتیجه با ايجاد رفتار دوطرفه از مقدار نيروي برشي و لنگر خمشي در آن‌ها کاسته میشود.

شکل 1-14: ديوار حائل پشت‌بنددار (براجا ام داس، 2003)

معمولاً وقتی ارتفاع دیوار زیاد می‌شود، دیوار حائل بتن مسلح به‌تنهایی پاسخگوی پایداری نمیباشد، بنابراین به دلیل طول زیاد طره، تغییر شکل رأس دیوار ناشی از فشار محرک خاک افزایش مییابد، درنتیجه از دیوار طرهای پشت‌بنددار استفاده می‌شود. در طراحي ديوار حائل، بايد پارامترهاي پايه خاك يعني وزن مخصوص خاك، زاويه اصطكاك داخلي خاك و چسبندگي، هم براي خاک‌ریز پشت ديوار و هم براي خاك زير پايه ديوار برای طراح معلوم باشد. طراح از پارامترهاي مربوط به خاک‌ریز پشت دیوار، فشار جانبي و از پارامترهاي مربوط به خاك زير پايه، ظرفيت باربري مجاز خاك را براي تحمل فشار زير پايه به دست ميآورد (براجا ام داس، 2001).
در طراحي ديوار حائل دو مرحله وجود دارد. ابتدا با معلوم بودن فشار جانبي، پايداري كل سازه كنترل ميشود. كنترل پايداري شامل كنترل در واژگوني، لغزش و ظرفيت باربري خاك زير شالوده ميباشد. در مرحله دوم طراحي سازهاي اجزاي مختلف ديوار در مقابل نيروهاي وارده انجام ميشود.
يكي از عوامل اصلي در طراحي و ساخت ايمن ديوارهاي حائل، شناخت كمي و كيفي فشار وارد به ديوار است. در يك طرح ايمن و اقتصادي لازم است علاوه براثر خاك پشت ديوار، تأثیر نيروهاي جانبي و قائم نيز لحاظ گردد.

شکل 1-15: اندرکنش خاک و سازه هنگام زلزله (سپهر، 1390)

بر همين اساس فشار جانبي خاك روي ديوارهاي حائل از بحثهاي كلاسيك و مهم در مهندسي ژئوتكنيك است. در ساختمان نيز، براي سازههايي كه داراي طبقات زيرزمين ميباشند، فشار وارد بر ديوار زيرزمين از طرف خاك مخصوصاً در هنگام زلزله امري غیرقابل‌انکار ميباشد (شکل 1-15). اين امر در پلها، راهها، ترانشهها و غيره نيز از اهميت ويژهاي برخوردار است. ازآنجاکه بازتاب يك ساختمان براثر زلزله بستگي به ويژگيهاي حركت زمين دارد، بايد سعي شود تا حركات زمين را كه در هنگام زلزله ايجاد ميشوند، تعريف كرد. با تعيين حركات سازه و زمين اطراف آن ميتوان اختلاف جابجایی‌ها را تعيين نمود. تغيير شكل سازه و جابجایی‌های خاك اطراف سازه باعث ايجاد تغيير شكلهاي جزئي درتوده خاك شده و موجب ايجاد فشار جانبي در خاك ميگردد. بنابراين در طراحيها بايد اثر اندركنش خاك و سازه در نظر گرفته شود. اين موضوع به‌صورت شماتيك در شكل (1-15) نشان داده شده است.
كاربرد زياد سازههاي حائل موجب شد كه نظريه فشار جانبي خاك جزء اولين گروه از نظريههاي ارائه شده در مكانيك خاك كلاسيك باشد. تئوريهاي فشار جانبي خاك كولمب16 و رانكين17 جهت تعيين فشار جانبي خاك در دو حالت محرك18 و مقاوم19، ضرايبي را به‌عنوان ضرايب رانش محرك و مقاوم خاك پيشنهاد ميكنند كه درواقع نسبت تنشهاي افقي به قائم در پشت ديوار بوده و به توزيع نيروي رانش در ارتفاع منجر ميشود (یزدانی و آزاد، 1386). باوجود قدمت و تجربه فراوان در اين امر، هنوز كم و بيش شاهد گزارشهايي از خرابي و گسيختگي سازه حائل و خاك به‌ویژه در مواجهه با نيروهايي كه منجر به حركت و جابجايي ديوار و بخصوص با نيروهاي زلزله در سراسر جهان هستيم.
2-1- بيان مسئله
ابتدا تئوری پدیده قوسی در علم مکانیک خاک توسط ترزاقی بیان شد و سپس دانشمندان دیگر ازجمله پک و ایوانس به مطالعهی بیشتری در این زمینه پرداختند. در اکثر مطالعات صورت گرفته در این زمینه حرکت دریچه به سمت پایین و بالا بوده است. بررسیها در حالتی که جابجایی دریچه به سمت جلو یا عقب باشد، بسیار کم بوده است، خصوصاً طبق مشاهداتی که از کارهای صورت گرفته به عمل آمده، این بررسیها در محیط آزمایشگاهی به‌ندرت صورت گرفته است. به همین دلیل سؤالات زير مطرح ميباشد:
1- سطح گسیختگی خاک در هنگام جابجایی دریچه به چه شکل میباشد؟
2- آیا مقاومت قوسی در خاک پشت دریچه رخ میدهد؟
3- آیا میزان تنش با عرض دریچه رابطه دارد؟
4- نسبت توزیع تنش در پشت دریچه چگونه است؟

3-1- اهداف تحقيق
3-1-1- اهداف كلي
بررسي آزمایشگاهی و عددی مقاومت قوسی خاک
3-1-2- اهداف جزئي
1- به دست آوردن سطح گسیختگی واقعی به هنگام جابجایی دریچه.
2- اثبات وقوع مقاومت قوسی در خاک تحت جابجایی افقی دریچه
3- بررسی رابطه عرض دریچه و توزیع تنش در پشت دریچه
4- بررسی نسبت تنش در پشت دریچه

فصل دوم:
تئوریهای مربوط به فشار جانبی خاک روی دیوارهای حائل

2-1- مقدمه
طي سالهاي متمادي تحليلهاي گوناگوني روي تعادل مصالح دانهاي پشت ديوار حائل صورت گرفته است. اولين تحليلها را كولمب (1776) و رانكين (1857) انجام دادند و سپس كارهاي آن‌ها را دانشمندان ديگري ازجمله بوسينسك و كريزل ادامه دادند. بر اساس تئوري كولمب، مكانيزم گسيختگي20 خاك پشت ديوار به‌صورت تشكيل گوهاي21 صلب (سطح گسيختگي صفحهاي) بوده كه با در نظر گرفتن اصطكاك بين ديوار و خاك بر روي يك صفحه لغزش عمومي ميلغزد و درنتیجه آن نيروي رانشي به ديوار اعمال ميكند. با مطالعه روي تعادل اين گوه گسيختگي و محاسبه عکس‌العمل‌های بسيج شده22، حداكثر نيروي رانش اعمال‌شده به ديوار به دست ميآيد.
آزمايشهاي انجام شده در آن زمان با كمك تجهيزات نسبتاً ساده و با حساسيت كم، نشان داد كه براي مقاصد عملي تطابق خوبي بين تئوريهاي كولمب و واقعيت وجود دارد.
در سال 1856 رانكين نظريه جديدي را بدون در نظر گرفتن اصطكاك بين ديوار و خاك به‌جای آن ارائه نمود. بر اساس اين تئوري در حالت مصالح دانهاي با سطح آزاد افقي نيروي رانش محرك اعمال‌شده به ديوار برابر رابطه (2-1) ميباشد.
(2-1)
كه در آن نیروی رانش محرک وارد بر دیوار، وزن مخصوص مصالح، زاويه اصطكاك داخلي خاك و H ارتفاع خاك ميباشد.
بوسينسك و بعد از او كريزل نشان دادند كه تئوري رانكين شرايط تعادل مصالح دانهاي پشت ديوار را از طريق رياضي ارضاء نميكند و براي محاسبه رانش اعمال‌شده به ديوار، پيشنهاد تازهاي به‌صورت مقابل ارائه دادند: که در آن نیروی رانش اعمال‌شده به دیوار میباشد كه در صفحات بعدي همين فصل آورده شده است. در ادامه خلاصهاي از تئوريهاي موجود ارائه ميشود. فشار جانبي خاك پشت ديوار در سه حالت مورد بررسي قرار ميگيرد.
الف: فشار جانبي خاك در حالت سكون
ب: فشار جانبي خاك در حالت محرك
ج: فشار جانبي خاك در حالت مقاوم
در زير به تشريح هر يك از اين حالتها ميپردازيم.

2-2- فشار جانبي خاك در حالت سكون
مطابق شكل (2-1) ديواري به ارتفاع H را در نظر بگيريد كه حائل توده خاكي با وزن مخصوص باشد. در سطح خاك پشت ديوار نيز بار گستردهاي به‌شدت q بر واحد سطح تأثیر ميگذارد. مقاومت برشي23 خاك از رابطه (2-2) به دست ميآيد.
(2-2)
که در آن مقاومت برشی خاک، چسبندگی خاک و مؤلفه تنش مؤثر میباشد. در عمق z از سطح خاک‌ریز پشت ديوار، تنش قائم مؤثر از رابطه (2-3) به دست ميآيد.
(2-3)
که در آن تنش قائم مؤثر24 و سربار گسترده وارد بر سطح افقی خاک‌ریز میباشد. در صورتي كه ديوار حائل هيچگونه حركتي به سمت جلو يا عقب نداشته باشد (كرنش افقي صفر باشد)، فشار جانبي در عمق z از رابطه (2-4) به دست ميآيد.
(2-4)
که در آن فشار جانبی وارد بر دیوار در شرایط سکون، u فشار آب حفرهای25 و ضریب فشار جانبی خاک در حالت سکون میباشد.

شکل 2-1: فشار جانبی خاک روی دیوار حائل در شرایط سکون (سپهر، 1390)
براي خاكهاي دانهاي، ضريب فشار جانبي خاك در حال سكون را ميتوان از رابطه (2-5) جكي26 (1944) به دست آورد.
(2-5)
براي خاكهاي رسي عادي تحكيم يافته، ضريب فشار جانبي خاك در حالت سكون را ميتوان از رابطه (2-6) بروكر27 و ايرلند28 (1965) به دست آورد.
(2-6)
همچنين بر پايه نتايج تجربي بروكر و ايرلند (1965)، مقدار ضريب فشار جانبي خاك در حالت سكون براي خاك رس با تحكيم عادي29 را ميتوان به‌طور تقريبي به نشانه خميري30 PI نسبت داد.
(2-7)
(2-8)
براي رس‌های پيش تحكيم يافته31 داريم:
(2-9)
که در آن ضریب فشار جانبی در حالت سکون در شرایط پیش تحکیمی، ضریب فشار جانبی در حالت سکون در شرایط عادی تحکیم یافته و OCR نسبت پیش تحکیم32 میباشد.
همچنین با استفاده از آزمايشهاي متعدد بر روي نمونههاي آزمايشگاهي نشان داده شد که رابطه (2-5) نتيجه خوبي براي تخمين فشار جانبي خاك در حال سكون براي خاكهاي ماسهاي شل33 به دست ميدهد (شریف و فانگ، 1984). ليكن براي ماسه متراكم34



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید