مدلسازی عددی در ژئوتکنیک و سازه

وبلاگی در زمینه نکات جالب مدلسازی در عمران علاقمندان برای دریافت مطالب رمز دار با پرداخت هزینه می توانند آنرا دریافت نمایند .

تحلیل عددی پایداری شیروانیها
نویسنده : رضا حیدری - ساعت ٩:۱٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩۱/٧/۱٢
 

تحلیل عددی پایداری شیروانیها

نویسنده : رضا حیدری – کارشناس ارشد عمران (رشته خاک و پی)

در صورتی که سطح زمین به صورت شیبدارتحت زاویه ای با افق ایستاده باشد به آن شیروانی خاکی آزاد گفته می شود . شیروانی خاکی ممکن است طبیعی یا مصنوع بشر باشد به این معنی که خاکریزی و یا خاکبرداری منجر به ایجاد شیروانی خاکی می شود . درشیروانی خاکی مولفه وزن تمایل به حرکت دادن توده خاک به سمت پایین دارد . وقتی این مولفه به قدر کافی بزرگ باشد لغزش شیروانی رخ می دهد . در تحلیل پایداری شیروانی ها چندین سطح لغزش آزمایشی مورد بررسی قرار می گیرد و سطح لغزشی که دارای کمترین ضریب اطمینان است به عنوان محتمل ترین و بحرانی ترین سطح لغزش انتخاب می شود . ( سطح لغزشی که دارای کمترین ضریب اطمینان می باشد . ) در این حالت تنش برشی ایجاد شده در طول سطح لغزش با مقاومت برشی خاک در طول سطح لغزش مقایسه می گردد و بر این اساس ضریب اطمینان در مقابل لغزش به صورت نسبت مقاومت برشی به تنش برشی (نیروی مقاوم به نیروی محرک )محاسبه می شود که به این فرآیند تحلیل پایداری شیروانی می گویند . تحلیل پایداری شیروانی با توجه به عواملی همچون تخمین لایه بندی و مقاومت برشی خاک که مهمترین عوامل در تحلیل پایداری شیروانی ها هستند و همچنین وجود عواملی از جمله باربرروی شیب و آب زیرزمینی ( نشت آب ) کار بسیار دشواری است و استفاده از روش های تحلیل دستی در تحلیل پایداری شیروانی ها به جز برای شیبها با هندسه و شرایط مرزی ساده کاری بسیار مشکل و بعضا ناشدنی و همراه با خطا است . در این خصوص نرم افزارهایی وجود دارند که می توان با استفاده از آنها تحلیل پایداری شیروانی را با هر نوع هندسه و شرایط مرزی به سرعت و با دقت بالایی انجام داد در تحلیل پایداری شیروانیها قبل از استفاده از روش های عددی و نرم افزار بایستی مسایل ذیل را مد نظر داشت                                                                                                                                             

شیب مناسب شیروانی خاکی با توجه به نوع خاک یا به عبارتی شیب مناسب برای خاکبرداری یا خاکریزی

حداکثر ارتفاع مجاز شیروانی خاکی بدون نیاز به استفاده از سیستم های نگهدارنده من جمله  شمع – نیل – مهار خرپایی و سایر سیستمها 

روش گود برداری در خاک مثلا استفاده از سکو ( برم ) در هنگام خاکبرداری یا خاکریزی به منظور تام پایداری شیب با داشتن حاشیه اطمینان

تحلیل دستی مساله با روش های ساده چون روش توده برای خاکهای همگن که  روش توده امروژه به ندرت استفاده می شود و یا در حالت کلی استفاده از روش قطعات که این روش برای شیبهای ساده کاربردی است و استفاده از آن وقت گیر نمی باشد

تعیین نوع و شکل سطح لغزش در تحلیل دستی  اینکه لغزش از نوع کم عمق یا عمیق است – اینکه سطح لغزش دایروی یا غیر دایروی است

این موارد از جمله موارد مهم در تحلیل ها ی اولیه می باشند که عدم دقت به آنها نتایج ناخوشایندی را در تحلیل های عددی خواهد داشت

در تحلیل های عددی نیز بایستی چند مساله مد نظر قرار گیرد که اهم انها عبارتند از

تحلیل دستی و تطبیق نتایج با تحلیل های عددی در مواردی چون کنترل نوع لغزش - شکل سطح لغزش - حداکثر ارتفاع گودبرداری یا خاکریزی با توجه به شیب شیروانی 

امکان ساده سازی مسئله از جمله در نظر گرفتن پارامترهای تاثیرگذار برتحلیل پایداری شیروانی – در نظر گرفتن لایه های خاک موثرکه سطح لغزش آنها را قطع می نماید 

روش تحلیل پایداری شیروانی از جمله روش المان محدود یا تفاضل محدود 

انتخاب نرم افزار مناسب برای تحلیل عددی ( در نظر گرفتن عواملی چون چک کردن اندازه المان بر نتایج در یک بار تحلیل و تطبیق نتایج عددی با نتایج تحلیل دستی – تعیین نوع و شکل سطح لغزش بحرانی – تعیین سطوح لغزش محتمل – تعیین شعاع دایره لغزش ( اگر سطح لغزش دایروی باشد ) – تعیین مختصات مرکز دایره لغزش – تعیین فاصله افقی لبه گود تا محل تقاطع سطح لغزش بحرانی و سطح زمین – تعیین فاصله افقی پای گود تا محل تقاطع سطح لغزش بحرانی و کف گود – امکان در نظرگرفتن تاثیر کاهش پارامترهای مقاومت برشی در حین تحلیل پایداری ( لازم به توضیح است که در واقع در نرم افزارهای تحلیل عددی پایداری شیروانی ها از رویه ای استفاده می شود که براساس آن در حین لغزش گوه خاک در امتداد سطح لغزش بحرانی پارامترهای مقاومت برشی در هر گام تحلیل عددی کاهش می یابند تا جایی که گسیختگی اتفاق می افتد که این رویه تحت عنوان                                                                                                                                                                                                                                                               

Phi – c reduction technique

نامگذاری شده است

انتخاب روش تحلیل پایداری شیروانی : در این خصوص روش های مختلفی از جمله بیشاپ ساده شده – جانبوساده شده - جانبو اصلاح شده – مورگنسترن پرایس – اسپنسر- فلنیوس و .... وجود دارند که در این بین روش بیشاپ ساده شده از همه روش ها پر استفاده تر می باشد و اگر بتوان برای آن برنامه ای مناسب نوشت می تواند به عنوان روشی ساده اما کاربردی در تحلیل پایداری شیب مورد استفاده قرار گیرد . به هر حال رسم براین است که در پروژه های بزرگ از روش بیشاپ ساده شده در تحلیل های اولیه استفاده شده و سپس درمراحل تکمیلی با استفاده از روش اسپانسر نتایج کنترل و نهایی می شوند                                                 

لذا در این خصوص برآن شدم تا موضوعات ذیل را در خصوص پایداری شیروانی ها به دوستان و علاقه مندان ارایه نمایم . این موارد طی روزهای آینده در وبلاگ منتشر خواهد شد

First Section

اطلاعاتی در خصوص نو ع خاک و زاویه گودبرداری مناسب درانواع خاک ها

بررسی عددی پایداری شیروانی درخاک رس همگن در شرایط زهکشی نشده ( با چسبندگی زهکشی نشده ثابت در عمق ) با شیب شیروانی بیش از 53 درجه

بررسی عددی پایداری شیروانی درخاک رس همگن در شرایط زهکشی نشده ( با چسبندگی زهکشی نشده ثابت در عمق ) با شیب شیروانی کمتر از 53 درجه

بررسی عددی پایداری شیروانی درخاک رس همگن در شرایط زهکشی نشده ( با افزایش چسبندگی زهکشی نشده درعمق )

بررسی عددی پایداری شیروانی درخاک دارای چسبندگی و اصطکاک

بررسی عددی پایداری شیروانی درخاک های لایه لایه

 

Second section

معرفی نرم افزار های تحلیل پایداری شیروانی

تحلیل و مقایسه نتایج تحلیل پایداری شیب در نرم افزارهای المان محدود و تفاضل محدود

Descriptions and Essential points about flacslope software