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 .

numerical analysis of the slope stability
نویسنده : رضا حیدری - ساعت ٥:۳۱ ‎ب.ظ روز ۱۳٩۱/٧/۱۳
 

تحلیل عددی پایداری شیروانی در خاک رس در شرایط زهکشی نشده (چسبندگی زهکشی نشده ثابت در عمق )

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

طرح موضوع :

موضوع بررسی منحصر به گود برداری در خاک رس در شرایط زهکشی نشده ( چسبندگی زهکشی نشده ثابت در عمق ) می باشد موضوعات مهم این بررسی عبارتند از :

توضیح موضوع ( زاویه و ارتفاع ایمن گودبرداری در این نوع خاک )

تحلیل دستی مساله ( تعیین شکل سطح لغزش و نوع لغزش )

بررسی روش تحلیل نرم افزاری موضوع ( نوع مساله و بررسی تطابق نتایج تحلیل نرم افزاری با روش های مختلف با تحلیل دستی )

زمینها بر حسب نوع به انواع ذیل تقسیم می شوند . لذا حداکثر شیب مجازگودبرداری در زمین های متفاوت به منظور رعایت ایمنی گود به شرح جدول ذیل در نظر گرفته می شود :

شیب مناسب شیروانی ( بر حسب درجه )

نوع زمین

90

دج

75

سخت

60

حدودا سخت

45

سست

30

فاقد چسبندگی ( ماسه و خاک دستی )

لازم به ذکر است که ارتفاع مجاز گود برداری در زمین های فوق با رعایت شیبهای فوق الذکر محدود به 2 تا 2.5 متر بوده و در اعماق بیشتر بایستی زاویه شیب افزایش یابد .

مساله مورد بررسی شامل گود برداری در زمین رسی نرم می باشد . اهداف مورد مطالعه عبارتند از تعیین زاویه مناسب گود برداری – تعیین حداکثر ارتفاع گود برداری ( دراین حالت ضریب اطمینان برابر یک می باشد ) – تعیین شکل سطح لغزش – تعیین نوع لغزش . مشخصات خاک به شرح جدول ذیل می باشد :

جدول (1 ) : پارامتر های خاک

مقدار

نام پارامتر

17.65 کیلونیوتن برمترمکعب

وزن مخصوص خاک

31.7 کیلونیوتن برمترمربع

چسبندگی زهکشی نشده

تحلیل گام به گام مساله :---------------------------------------------------------------------------------------

گام اول : تعیین زاویه مناسب برای گود برداری : با توجه به جدول فوق این زاویه بایستی 45 درجه انتخاب شود . ولی دراین صورت باید عمق بستر مقاوم درزیر لایه سست مشخص گردد ( در بررسی تحلیل پایداری نیاز خواهد بود . این موضوع در بررسی دیگری در وبلاگ منتشر می شود . ) در اینجا به دو دلیل زاویه گود برداری را 60 درجه انتخاب نموده ایم . ( برای توضیح به جدول ذیل مراجعه شود )

جدول (2) : نوع سطح لغزش

شیب شیروانی

نوع سطح لغزش با توجه به زاویه شیروانی

بیش از 53 درجه – محاسبات دستی مربوط به عدد پایداری و حداکثر عمق گودبرداری ساده است .

دایره پای شیروانی

کمتر از 53 درجه - محاسبات دستی مربوط به عدد پایداری منوط به دانستن نسبت عمق ( نسبت عمق قرارگیری لایه سخت به عمق گود ) می باشد .

دایره پای شیروانی یا کمرکش یا عمیق

با توجه به جدول فوق دایره لغزش از نوع پای شیروانی خواهد بود .

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

گام دوم : حال ازرابطه زیر عمق مجاز گود برداری را می یابیم :

(m=cu/(gamma*H

(m is stability number ( taylor curve

که بعد از جایگذاری به عمق9.21 متر می رسیم .

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

گام سوم : حال از رابطه زیر شعاع دایره لغزش را می یابیم :

r=H/2sinasin(b)/2

a زاویه  بین خط واصل دو نقطه ابتدا و انتهای دایره لغزش با سطح افق

b نصف زاویه مرکزی دایره لغزش

که این پارامترها از نمودارهایی که به این منظور ارایه شده است به دست می آید . ( اصول مهندسی ژئوتکنیک : جلد اول مکانیک خاک – فصل پایداری شیروانی های خاکی )

که بعد از جایگذاری به عدد 13.66 متر می رسیم .

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

گام چهارم : حال فاصله بین لبه شیروانی در بالای گود و محل تقاطع دایره لغزش با سطح زمین در بالای گود را می یابیم .

که می توان از رابطه زیر استفاده نمود :

((S=H*(cotga-cotg(beta
beta is slope inclination 

که بعد از جایگذاری به عدد 7.836 متر می رسیم .

تحلیل نرم افزاری و بررسی نتایج : هدف از تحلیل نرم افزاری تطبیق عمق گودبرداری با روش تحلیل دستی می باشد . در ادامه در مورد سایر نتایج به دست آمده بحث می شود .

جدول (3) : نتایج تحلیل پایداری

روش تحلیل پایداری شیب

ضریب اطمینان

سایر مشخصات

تحلیل دستی

1.00

نوع دایره لغزش = دایره پای شیروانی

شعاع دایره لغزش = 13.66 متر

فاصله بین لبه شیروانی در بالای گود و محل تقاطع دایره لغزش با سطح زمین در بالای گود = 7.836 متر

Slide software( 2D limit equilibrium slope stability program) – I use bishop simplified method in this example

1.029

نوع دایره لغزش = دایره پای شیروانی

شعاع دایره لغزش = 13.63 متر

فاصله بین لبه شیروانی در بالای گود و محل تقاطع دایره لغزش با سطح زمین در بالای گود =7.665 متر

Flacslope software with phi-c reduction teqnique

Coarse mesh=0.97

Medium mesh=0.95

Fine mesh = 0.94

Fine mesh gives the realistic results comparision with analytical solution (realistic failure surface shape & realistic safety factor )

 

Preliminary slope stability analysis with slide software

EVALUATION OF ULTIMATE SAFTY FACTOR WITH FLACSLOPE SOFTWARE

Fine mesh for Check of medium mesh -  realistic failure surface and safety factor  

attention : this safety factor is the realistic safety factor

همانطور که دیده می شود در هنگام تحلیل نرم افزاری پایداری بشیبها بایستی دو  عامل مهم در نظر گرفته شود : اول : استفاده از نرم افزار تخصصی برای تحلیل این نوع مسایل در تخمین اولیه ضریب اطمینان - دوم : استفاده از نرم افزاری تحقیقاتی برای در نظر گرفتن برخی پارامترها ( در حالتی که مطالعات جامع مد نظر می باشد . )

همانطور که دیده می شود در نرم افزار FLAC SLOPE تاثیر کاهش پارامترهای مقاومت برشی در هرگام تحلیل عددی تا وقوع گسیختگی منجر به نتیجه کمتری در محاسبه ضریب اطمینان شده است . و این حالت به عنوان حالتی بحرانی و واقعی در تحلیل پایداری شیروانی در نظر گرفته می شود .

جمع بندی و نتیجه گیری :

نتایج به دست آمده از این بررسی را می توان به شرح ذیل خلاصه نمود :

در تحلیل دستی پایداری شیروانی بایستی از مراحل گام به گام استفاده نمود و عمق مجاز گود برداری را تخمین زده و در نهایت نتایج به دست آمده را با یک نرم افزار مناسب کنترل و تطبیق داد .

انتخاب شیب مناسب خاکبرداری بستگی به نوع خاک دارد .

نتایج به دست آمده با روش دستی بایستی با نرم افزار یکسان باشند ( شکل سطح لغزش – نوع لغزش - ارتفاع مجاز گود - .... )

در تحلیل واقعی پایداری شیروانی ها به روش نرم افزاری بایستی یک تحلیل اولیه در مورد عمق مجاز گود برداری داشت ( در این حالت ضریب اطمینان برابر واحد است ) و سپس اقدام به تحلیل واقعی عددی با استفاده از نرم افزارهای دیگر به منظور بررسی موارد جامع ( کاهش گام به گام پارامترهای مقاومت برشی در طول تحلیل تا وقوع گسیختگی و اندازه المانها بر نتایج تحلیل پایداری ) پنمود .

(( لطفا ضمن مطالعه این مطالب نظرات خود را به آدرس میل و یا وبلاگ زیر ارسال نمایید و احیانا زمینه های مطالعاتی و نتایج کارهای تحقیقاتی و نرم افزاری خود را نیز برایم ارسال نمایید. ما همواره کار علمی و گروهی را دوست داریم . متشکرم ))

rhrh1920@hotmail.com

http://www.ggsd.persianblog.ir/

http://www.gg.blogfa.com/