دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقدمه:
از سال 1960 میلادی مهندسین نقش خاک را در رفتار سازه¬ها هنگام زلزله بیشتر مورد توجه قرار داده¬اند. تا به حال چندین حادثه¬ی فاجعه بار از قبیل زلزله¬¬های سال 1964 آلاسکا، سال 1967 کاراکاس و ونزوئلا، سال 1976 گواتمالا و غیره، خسارت¬های زیادی ناشی از خاصیت روانگرایی خاک به ابنیه¬ی مسکونی، سدها، پل¬ها و غیره بجا گذاشته است. به همین دلیل از آن سال¬ها به بعد مطالعات و پژوهش¬های زیادی در این زمینه انجام شده، که به بررسی و جمع¬آوری اطلاعاتی در این زمینه پرداخته ام .
پدیده روانگرایی خاک
روانگرایی خاک () پدیده ای است که بدلیل کاهش سختی و مقاومت خاک در اثر وارد آمدن نیروی زلزله یا یک بارگذاری سریع صورت می گیرد. روانگرایی خاک و پدیده های مرتبط با آن در زلزله های سالیان گذشته صدمات زیادی را در سراسر جهان وارد کرده اند. روانگرایی فقط در خاکهای اشباع صورت می گیرد . آب موجود بین ذرات خاک فشاری را به ذرات خاک وارد می کند که این فشار سبب می شود ذرات خاک بطور محکم بهم فشرده شوند. پیش از زلزله فشار آب نسبتآ کم است اما با وقوع لرزش زلزله فشار آب افزایش یافته بطوریکه ذرات خاک بسرعت در کنارهم شروع به حرکت می کنند. هرچند اغلب لرزش زمین سبب افزایش فشار آب منفذی می گردد اما فعالیت های مرتبط ساختمانی همانند انفجار یا آبگیری مخازن و بطور کلی تغییر در تنش ارتجاعی زمین از طریق بارگذاری و باربرداری نیز می تواند سبب روانگرایی در خاک گردد. با وقوع روانگرایی مقاومت خاک کاهش یافته و توانایی خاک زیر پی برای حفظ پایداری ساختمانها و پلها از بین می رود. همچنین خاک روان شده پشت دیوارهای حائل می تواند سبب نشست و تخریب دیوار حائل گردد.چنانچه افزایش فشار آب منفذی در پشت سدها نیز میتواند سبب زمین لغزه و شکستن سدها گردد. روانگرایی خاک در بسیاری از زلزله های سالیان گذشته مشاهده شده است. به عنوان نمونه می توان به زلزله های آلاسکا () ، نیگاتا () ، لوماپرییتا () و کوبه () اشاره کرد.
بدلیل اینکه روانگرایی فقط در خاکهای اشباع صورت می گیرد این پدیده معمولا در مناطق نزدیک آب همانند رودخانه ها،دریاچه ها ،خلیج هاو اقیانوسها اثرات تخریبی بیشتری دارد. اثرات این پدیده عمدتا در مناطق نزدیک آب شامل لغزش عمده خاک بسمت ساحل و فرونشست آن همانند دریاچه مرسید(Lake Merced) در ۱۹۵۷ و یا حرکت زمین و ایجاد ترک در ساحل دریا در اثر تنش اضافی همانند رودخانه موتاگوا (Motagua River) در زلزله ۱۹۷۶ گواتمالا می باشد. صدمه به دیوارهای نگهدارنده بنادر و باراندازها با ایجاد فشار به خاک پشت آنها و هل دادن آن به سمت آب از دیگر صدماتی است که روانگرایی در مناطق نزدیک سواحل ایجاد می کند بطوریکه در زلزله ۱۹۹۵ کوبه ژاپن روانگرایی خاک صدمه اصلی را به امکانات و تجهیزات بندر کوبه وارد کرد.
معرفی روانگرایی:
در محل¬هایی که خاک از دانه¬های سست تشکیل شده است، تمایل به فشرده شدن می-تواند به ایجاد فشارهای آب منفذی یا اضافی در خاک منتهی شود و اندازه¬ی این فشارهای اضافی می¬تواند به قدری زیاد باشد که موجب روانگرایی خاک و در نتیجه¬ی ایجاد نشست و چرخش در ساختمان¬ها شود. مانند: روانگرایی توده¬های خاک¬های ماسه¬ای سست اشباع، در زلزله¬ی 1964 نیگاتای ژاپن.
یکی از عمده¬ترین عوامل خسارت به سازه¬ها در هنگام زلزله ایجاد روان¬گرایی در توده-های خاک¬های ماسه¬ای است که به شکل¬های زیر مشاهده می¬شود:
حالت اول ـ جوشش خاک و تشکیل منافذ خروج گل در سطح زمین به وسیله¬ی¬¬ تراوش آب از داخل ترک¬های زمین.
حالت دوم ـ در پاره¬ای موارد با ایجاد شرایطی شبیه به ماسه¬ی فرز (Quick sand) در مساحت¬های وسیع.
در حالت دوم ممکن است ساختمان¬ها به میزان زیادی در زمین فرو رفته یا کج شوند.
علت اساسی روانگرایی ماسه¬ها ازسال¬ها پیش به صورت کیفی درک شده بود چنانچه ماسه¬ی اشباع، تحت تأثیر ارتعاشات زمین قرار گیرد، میل به متراکم شدن و کاهش حجم می¬نماید.
در صورت عدم امکان زهکشی، تمایل به کاهش حجم منجر به افزایش فشار منفذی می-شود و اگر این افزایش به حدی برسد که فشار منفذی مساوی فشار سر بار شود، تنش مؤثر صفر شده و ماسه همه¬ی مقاومت خود را از دست می¬دهد و به حالت روان در می¬آید.
در حال حاضر علت اساسی روانگرایی خاک¬های غیرچسبنده اشباع در هنگام زلزله ایجاد فشار هیدرواستاتیکی ناشی از اعمال تنش¬های برشی دوره¬ای مربوط به حرکت¬های زمین در نظر گرفته می¬شود.
با آگاهی از ویژگی¬های تنش ـ کرنش، ویژگی¬های تغییر حجم ماسه تحت شرایط کرنش دوره¬ای و ویژگی¬های واگشت ماسه در اثر تقلیل تنش، می¬توان مکانیسم را به طور کمی بیان نمود، به نحوی که افزایش فشارهای منفذی در اثر هرگونه تاریخچه¬ی اعمال تنش¬ها را بتوان محاسبه نمود. با نزدیک شدن فشار آب منفذی به مقداری معادل فشار محصور کننده اعمال شده ماسه شروع به تغییر شکل می¬کند. چنانچه ماسه شل باشد، فشار منفذی فوراً به مقداری معادل فشار محصور کننده خواهد رسید و ماسه سریعاً شروع به تغییر شکل¬های زیادی می¬کند به نحوی که کرنش¬های برشی می¬توانند از 20 درصد نیز بیشتر شوند. در صورتی¬که ماسه بدون انسجام و مقاومت، تغییر شکل¬های عملاً نامحدودی بیابد،آنگاه گفته می¬شود که روانگونه شده است. بنابراین در هر قسمت از نهشته که شرایط فوق و تغییر شکل¬های ارتعاشی زلزله فراهم بشود،ممکن است،روانگرایی روی دهد. قسمت روانگونه شده می¬تواند در سطح یا عمق معینی از زمین قرار داشته باشد که تنها به وضعیت ماسه و حرکات ایجاد شده بستگی دارد.
لازم به ذکر است که ماسه¬های سیلتی و سیلت¬ها که بیشتر مسایل روانگرایی در آن¬ها مطرح است، اثرات امحاء فشارهای منفذی در هنگام زلزله اهمیت ندارند.
بنابراین ارزیابی روانگرایی یا تحرک دوره¬ای خاک معمولاً بر مبنای این فرض انجام می-شود که کلیه¬ی لایه¬های ماسه¬ای در هنگام تکان¬های زلزله زهکشی نشده هستند، در صورتی¬که تحت شرایط زهکشی نشده بتوان نشان داد که همه¬ی لایه¬های نیم رخ خاک، حاشیه¬ی ایمنی کافی در برابر ایجاد روانگرایی یا تحرک دوره¬ای دارند، آنگاه هیچگونه فشار منفذی اضافی ایجاد نخواهد شد، درنظر گرفتن امحاء فشارهای منفذی اضافی غیرضروری می¬شود از استدلال اخیر در تدوین روش¬های ارزیابی روانگرایی نهشته¬های خاکی استفاده می¬شود.
• عوامل ویژه¬ای که در ارزیابی روانگرایی باید در نظر گرفته شوند
پتانسیل روانگرایی هر توده¬ی خاکی با ترکیبی از ویژگی¬های خاک، عوامل محیطی و ویژگی¬های زلزله¬ی محتمل، کنترل می¬شود از جمله¬ی عوامل ویژه¬ای که در ارزیابی روانگرایی باید در نظر گرفته شوند، عبارتند از:
الف ـ ویژگی¬های خاک:
1ـ ویژگی¬های دانه¬بندی و دانه¬ها
2ـ مدول برش دینامیکی
3ـ دانسیته نسبی
4ـ ویژگی¬های میرایی
5ـ وزن مخصوص
6ـ ساختار خاک
ب ـ عوامل محیطی:
1ـ نحوه¬ی تشکیل خاک
2ـ تاریخچه¬ی زلزله
3ـ تاریخچه¬ی زمین¬شناسی
4ـ ضریب فشار جانبی خاک
5ـ عمق تراز آب
6ـ فشار محصور کننده¬ی مؤثر
ج ـ ویژگی¬های زلزله:
1ـ شدت تکان زلزله
2ـ مدت دوام تکان¬های زمین
بعضی از این عوامل را نمی¬توان مستقیماً تعیین نمود، اما اثرات آن¬ها را می¬توان با انجام آزمایش¬های بارگذاری دوره¬ای بر روی نمونه¬های دست نخورده و یا با اندازه¬گیری ویژگی-های روانگرایی خاک به وسیله نوعی روش آزمایش در جا در ارزیابی¬ها منظور نمود با درک کامل این حقیقت، روش اساسی ارزیابی شامل مراحل زیر است:
1ـ تعیین تنش¬های برشی دوره¬ای ایجاد شده توسط حرکت¬های زمین در اثر زلزله در عمق¬های مختلف توده¬ی خاک و تبدیل تاریخچه¬های غیرمنظم تنش به تعداد معادل دوره-های تنش یکنواخت با این روش شدت تکان¬های زمین مدت دوام آن و تغییرات تنش¬های برشی دوره¬ای در عمق در نظر گرفته می¬شوند.
محاسبات این مرحله می¬تواند با تحلیل پاسخ زمین (Ground Response Analys) با داشتن وزن مخصوص، مدول دینامیکی و ویژگی¬های میرایی لایه¬های خاک انجام شود. محاسبات این مرحله به نمایش تراز تنش برشی یکنواخت معادل به صورت تابعی از عمق منتهی می¬شود.
2ـ تعیین تنش¬های برشی دوره¬ای که در صورت اعمال آن¬ها به تعداد دوره¬های تعیین شده در مرحله قبل باعث روانگرایی خاک خواهند شد.
مساوی گرفتن تعداد دوره¬های اعمال تنش با تعداد تعیین شده در مرحله¬ی قبل به منظور ایجاد مشابهت با شرایط زلزله خاص در نظر گرفته شده برای تحلیل است. این مرحله برای لایه¬های مختلف در عمق¬های مختلف باید انجام شود. تعیین تنش¬های برش دوره¬ای مربوط به این مرحله از طریق آزمایش¬های آزمایشگاهی برش دوره¬ای بر روی نمونه¬های دست نخورده، تحت فشارهای محصور کننده¬ی مختلف قابل انجام است هر یک از آزمایش¬های برش ساده، دوره¬ای سه محوری برای این منظور قابل استفاده است، مشروط بر آنکه نتایج این آزمایش¬ها برای تطبیق با شرایط بارگذاری محلی به نحو مناسبی تصحیح شوند.
3ـ مقایسه میان تنش¬های برشی ایجاد شده توسط زلزله با تنش¬های مورد نیاز برای ایجاد روانگرایی، احتمال روانگرایی در قسمت¬هایی از توده خاک وجود دارد که در آن¬ها تنش¬های ایجاد شده بیش از تنش¬های مورد نیاز برای ایجاد روانگرایی باشند.
در استفاده از این تکنیک، روش¬های مختلفی برای انجام تحلیل پاسخ زمین قابل استفاده هستند و ممکن است که تحلیل¬ها در طی چند مرحله انجام شوند، تا با افزایش فشارهای منفذی، ویژگی¬های تغییر شکل خاک به تناسب تغییر یابند. در بیشتر موارد اصلاح اخیر لازم نیست، زیرا تا آستانه¬ی روانگرایی، ویژگی¬های خاک تغییر زیادی نخواهد کرد.
آزمایش برش ساده سیکلی
در شکل شماره¬ی (1) رفتار ماسه¬ی سستی با دانسیته¬ی نسبی Dr = 50% و فشار محصور کننده اولیه با فرکانس یک دوره در ثانیه، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
در مراحل ابتدایی اعمال تنش¬های دوره¬ای فشارهای منفذی در نمونه افزایش می¬یابد، اما تغییر شکل مهمی ایجاد نمی¬شود. بعد از چند دوره فشار منفذی تا حد تنش، محصور کننده¬ی قائم، افزایش می¬یابد و تنش مؤثر را صفر می¬کند، در همان زمان نمونه، شروع به تغییر شکل¬های زیادی می¬کند. تعداد دوره¬های تنش لازم برای روانگرایی نمونه بستگی به بزرگی تنش برشی و فشارمؤثر اولیه قائم، برای تحکیم نمونه دارد، در این آزمایش معمولاً شرایط بحرانی هنگامی درنظر گرفته می¬شود که نسبت فشار منفذی به 100% و کرنش برشی دوره¬ها به برسد، اطلاعات فوق در شکل آمده است.
بعد از انجام آزمایش در تعداد دوره¬های معرف زلزله، تنش برشی به دست آمده از آن تعداد دوره را بر روی نمونه رسم کرده و سپس می¬توان نسبت تنش برشی دوره¬های ایجادکننده روانگرایی برای تعداد دوره¬های معرف زلزله را به راحتی به دست آورد.
در انجام این آزمایش نکاتی وجود دارد که باید به آن توجه کرد:
1ـ انتخاب نمونه¬ای که بتواند معرف خاک مورد نظر باشد.
2ـ اجتناب از تمرکز تنش در نمونه¬ها و نگهداری تنش¬ها و کرنش¬های یکنواخت در هنگام انجام آزمایش.
3ـ به دست آمدن نمونه¬های دست نخورده.
لازم به ذکر است که در بند 3 برای تحقق این امر باید از تکنیک گران قیمت انجماد خاک قبل از نمونه¬گیری استفاده شود.
وضعیت تنش¬های اولیه¬ی نمونه در دستگاه برش ساده در شکل دیده می¬شود و دایره¬ی موهر مربوطه در شکل نشان داده شده است.
توجه کنید که حداکثر تنش برشی درنمونه در برش ساده نیست بلکه:
آزمایش فشار سه محوری سیکلی
این آزمایش به خوبی آزمایش¬های برشی ساده¬ی سیکلی شرایط محلی را شبیه¬سازی نمی¬کند.
برای شبیه¬سازی شرایط محلی قبل از زلزله، نمونه¬ها ابتدا تحت فشار محصور کننده سه جانبه قرار می¬گیرند و تحکیم می¬شوند و سپس تحت اثر تنش انحرافی و سیکلی (دوره¬ای) قرار می¬گیرند و با استفاده از داده¬های آزمایش می¬توان مقادیر نسبت تنش دوره¬ای ایجاد کننده روانگرایی را برای تعداد دوره¬ی مورد نظر اعمال تنش، تعیین نمود.
حاصل از سه محوری
( ضریب تصحیح): Cr
(تنش همه جانبه):
مقدار تقریبی Cr در زیر نشان داده شده است (ko فشار جانبی خاک):
Cr=0.57→ko=0.4
Ko=1→Cr=1-0.9
حالت¬های مختلف در آزمایش سه محوری در اشکال قبل به صورت المان¬هایی در قسمت الف وب و ج توضیح داده شده است. اما در صورتی¬که در نمونه¬ها باریک شدگی “Necking” ایجاد شود و یا در مراحل قراردادن نمونه در دستگاه شرایط غیریکنواختی به وجود آید، نتایج غیرقابل اعتماد خواهند بود.
اثرات دست خوردگی نمونه بر داده¬های آزمایش¬های دوره¬ای
ویژگی¬های بارگذاری دوره¬ای ماسه¬های طبیعی از عوامل زیر تأثیر زیادی می¬پذیرند:
1ـ ساختار خاک و نحوه¬ی آرایش دانه¬ها
2ـ دانسیته¬ی نسبی خاک
3ـ سمانتاسیون موجود در محل تماس دانه¬ها
مجموعه¬ی این عوامل ظاهراً تغییر کمی را در مقاومت بارگذاری دوره¬ای ماسه ایجاد می-کند. اما در ماسه¬های متراکم اثرات دست خوردگی نمونه باعث حجم و اتساع “Dilation” ماسه و شکسته شدن سمانتاسیون موجود در محل تماس دانه¬ها می¬شود و هر دوی این عوامل باعث کاهش در مقاومت بارگذاری دوره¬ای می¬شود و در نتیجه¬ی مقاومت در مقابل روانگرایی از مقدار واقعی کمتر محاسبه می¬شود و در حالت¬های فوق دایره¬ی موهر (1) از حالت¬های رسم شده، نشان دهنده¬ی ایجاد شده در خاک مورد مطالعه است.
کاربرد داده¬های آزمایش¬های بارگذاری سیکلی در ارزیابی قابلیت روانگرایی خاک
حال با ارائه¬ی یک مثال از مطالعه¬ی خسارت¬های نیگاتای ژاپن کاربرد داده¬های آزمایش-های دوره¬ای بارگذاری در ارزیابی قابلیت روانگرایی نهشته¬های خاکی روشن¬تر خواهد شد. در زلزله¬ی سال 1964 نیگاتای ژاپن در یکی از مناطق هیچگونه روانگرایی روی نداد و در منطقه¬ای دیگر روانگرایی در مقیاس وسیعی روی داد. پروفیل خاک هر دو منطقه و تراز آب زیرزمینی هر دو منطقه شبیه هم بود. بزرگی زلزله حدود 5/7 ریشتر و چشمه¬ی تخلیه¬ی انرژی آن به فاصله 50 کیلومتری از شهر بوده است و حداکثر شتاب ثبت شده در منطقه «0.16g» می¬باشد و با توجه به وضعیت خاک نیگاتا عمق بحرانی روانگرایی حدود 6 متر می¬باشد. نتایج آزمایش¬های دوره¬ای سه محوری از دو محل در جدول شماره¬ی (2) با استفاده از داده¬های ارائه شده، می¬توان پتانسیل روانگرایی در دو منطقه¬ی فوق را به شرح زیر ارزیابی نمود:
منطقه روانگونه شده: شتاب اوج زمین 0.16g است.
در عمق 6 متر
تنش دوره¬ای ایجاد شده توسط زلزله:
(ایجاد شده توسط زلزله)
زلزله با بزرگی 5/7 ریشتر معمولاً حدود 15 دوره¬ی تنش ایجاد می¬کند اما روانگرایی در این منطقه بعد از 3 دوره¬ی مهم ایجاد شده است، نسبت تنش دوره¬ای ایجاد کننده روانگرایی در سه دوره چنین است:
(مقاوم) با مقایسه¬ی مقاوم و ایجاد شده توسط زلزله نتیجه می¬شود که در این منطقه روانگرایی در مراحل اولیه زلزله روی داده است.
آزمایش¬های محلی برای تعیین ویژگی¬های روانگرایی خاک
عوامل دیگری غیر از دانسیته¬ی نسبی ماسه نیز تأثیرات مهمی در رفتار خاک در بارگذاری سیکلی دارند، از جمله¬ی این عوامل می¬توان به موارد زیر اشاره نمود:
1ـ دانسیته¬ی نسبی
2ـ بافت خاک
3ـ سن خاک «سمانتاسیون»
4ـ ضریب فشار جانبی خاک Ko
5ـ تاریخچه¬ی زلزله خیزی منطقه
چنانچه در عوامل فوق تغییراتی ایجاد شود که موجب افزایش مقاومت در بارگذاری دوره-ای شود، مقاومت نفوذ خاک افزایش پیدا می¬کند. بنابراین منطقی¬تر است که به جای استفاده از عواملی نظیر دانسیته¬ی نسبی به عنوان شاخص مقاوم در برابر روانگرایی مستقیماً از مقاومت نفوذ استفاده شود. استفاده از هر یک از آزمایش¬های نفوذ استاندارد (SPT) و یا نفوذ مخروط (CPT) پیشنهاد شده است. مقاومت نفوذ استاندارد اندازه-گیری شده در محل به طور همزمان تأثیر ویژگی¬های مختلف خاک و فشار محصور کننده مؤثر را منعکس می¬کند. برای حذف فشار محصور کننده¬ی مؤثر از مقاومت نفوذ نرمالیزه شده N1 استفاده می¬شود N1 همان مقاومت نفوذ خاک تحت تنش سربار مؤثر یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می¬باشد و مقدار آن طبق رابطه¬ی زیر در هر عمق با داشتن عدد اندازه¬گیری شده¬ی N به دست می¬آید: N1=CN.N
CN پارامتری است که به فشار سر بار مؤثر در عمق بستگی دارد و مقدار آن را می¬توان از جدول شماره¬ی 3 به دست آورد.
آزمایش نفوذ استاندارد
در این آزمایش تعداد ضربات لازم برای فرو بردن لوله¬ی نمونه¬گیری استاندارد به میزان 30 سانتی¬متر در زمین اندازه¬گیری و به عنوان مقاومت نفوذ استاندارد ثبت می¬شود. ضربات از طریق سقوط چکش به وزن 140 پوند که از ارتفاع 76 سانتیمتر سقوط می¬کند به وجود می¬آیند و قطرهای خارجی و داخلی لوله¬ی نمونه¬گیری به ترتیب 5 سانتیمتر و 8/3 سانتیمتر می¬باشند.
همچنین (پالاسیوس 1977 و شمارتین 1976) از مطالعات تئوری و محلی انجام شده نتیجه گرفتند که نتایج آزمایش نفوذ استاندارد به عوامل زیر ارتباط جدی و مؤثر دارد:
1- استفاده از گل حفاری در مقایسه با استفاده از پوشش “Casing” برای نگهداری دیواره¬ی گمانه.
2- قطر گمانه
3 ـ استفاده از اوگر توخالی “Hollow Stem Auger” در مقایسه با استفاده از پوشش و آب.
4- تعداد دفعات پیچش طناب به دور استوانه
5- استفاده از سندان بزرگ یا کوچک
6- طول میله¬های انتقال انرژی
7- استفاده از لوله¬های غیر استاندارد
8- محدودهای از عمق که در آن مقاومت نفوذ محاسبه می¬شود.
دیگر جنبه¬های آزمایش با استفاده از روش¬ها و شرایط زیر استاندارد می¬شود:
1- استفاده از سیستم طناب و استوانه با دو بار پیچش طناب به دور استوانه برای بالا کشیدن وزنه
2- استفاده از گل حفاری
3-گمانه با استفاده از قطر کم حدود 30 سانتی¬متر
4- اندازه¬گیری مقاومت نفوذ در بین 15 تا 45 سانتی¬متر نفوذ لوله¬ی نمونه¬گیری در زمین.
این شرایط ما را به نتایج آرمانی نمی¬رساند. اما منعکس کننده شرایط رایج در بسیاری از نقاط جهان هستند.
تفسیر داده¬های محلی و ارزیابی قابلیت روانگرایی
در منطقه¬ی نیاگاتای ژاپن مقاومت استاندارد حدود 14 ضربه برای 30 سانتی متر نفوذ در عمق 6 متری نشان دهنده¬ی شرایط مرزی روانگرایی است. با در نظر گرفتن اینکه حداکثر شتاب زمین در این زلزله حدود 0.18g و تراز آب حدود 2/1 متری پایین سطح زمین بوده است برای عمق 6 متر که عمق بحرانی روانگرایی در این منطقه است داریم:
=6*1.85=11/1ton/m2 فشار سر بارکل
=1.2*1.85+4.8*0.85=6.3 ton/m2 فشار سربار موثر
N1=CN.N
→N1=1.2*14=17 CN=1.2
در عمق 6 متر داریم: rd=0.93
بنابراین می¬توان نتیجه گرفت که در زلزله¬ای به بزرگی 5/7 ریشتر و ماسه¬ای با N1=17 در نسبت تنش دوره¬ای متوسط 19/0 دچار روانگرایی خواهد شد. با جمع¬آوری داده¬های مربوط به چند محل با حداکثر شتاب سطحی زمین معلوم و با رفتار خاک معلوم (از نظر وقوع یا عدم وقوع) تعدادی از نقاط نشان دهنده¬ی شرایط مختلف را می¬توان پیاده و سپس میان شرایط وقوع روانگرایی و عدم وقوع آن مرزی را تعیین نمود. برای نمونه یک سری از این جداول که نشان دهنده¬ی مطالعه موردی زلزله¬های مناطق چنگ و تانگ شان در شکل (6) آمده است.
بررسی داده¬های محلی ماسه های سیلتی
در چند سال گذشته بر اساس داده¬های آزمایشگاهی دریافته بودند که ماسه¬های سیلتی در مقایسه با ماسه¬های تمیز، در اعداد(SPT) مشابه آسیب¬پذیری بسیار کمتری در مقابل روانگرایی نشان می¬دهند و آن¬ها به این نتیجه رسیدند که مقاومت نفوذ استاندارد نرمالیزه شده ماسه¬های سیلتی با D50>0.25mm معادل مقاومت نفوذ استاندارد نرمالیزه شده ماسه¬های سیلتی D50>0.15mm به علاوه 5/7 است.
بررسی روانگرایی خاک¬های رسی
داده¬های بدست آمده از آزمایش¬های آزمایشگاهی و عملکردهای واقعی نشان داده¬اند که بیشتر خاک¬های رسی در اثر زلزله دچار روانگرایی نمی¬شوند، با این حال مطالعات اخیر در چین نشان می¬دهد که انواع معینی از مصالح رسی ممکن است در اثر تکان¬های زلزله دچار افت مقاومت زیادی شوند و معمولاً به این نتیجه رسیده¬اند که این خاک¬ها دارای ویژگی¬های زیر می¬باشند:
درصد اجزاء ریزتر از %15 > 0.005
حد روانی 35 > درصدآب< حد روانی *9/0.
عمق
79.5 686 10
137.5 1186 20
195.47 1686 30
224.45 1936 35
253.44 2186 40
369.37 3186 60
مثال کلی برای ارزیابی پتانسیل روانگرایی
در منطقه¬ای با D50=0.2mm زلزله¬ای به بزرگی 7.5 ریشتر با ماکزیمم شتاب در سطح زمین برابر با 0.1g عمق آب در منطقه 3ft از سطح زمین قرار داردوعمق ماسه 60ft می-باشد وزن واحد حجم ماسه نیز برابر با 112lb/ft3 در حالت مرطوب و 50lb/ft3 در حالت اشباع، حال با اطلاعات داده شده عمق بحرانی برای خاک را پیدا کنید؟
حل: با استفاده از اطلاعات بالا جدولA زیر را تکمیل می¬کنیم:
از اطلاعات قبلی داریم تعداد دوره¬های اعمال تنش در زلزله¬ای به بزرگی 7.5 برابر با 20 می¬باشد NC=20 و داشتیم برای چگالی نسبی از 0 تا 50 ← Cr=0.57 و برای ماسه با D50=0.2 از آزمایش داریم.
برای 10 دوره
برای 30 دوره
→ برای 20 دوره
حال دیاگرام تنش بر حسب عمق را برای دو حالت ایجاد شده و مقاوم، رسم کرده عمق بحرانی برای وقوع روانگرایی به دست می¬آید که در مثال فوق بین 15ft تا 37.5ft می-باشد.[5]
rd Depth ft
71.6 0.98 0.1 1123.5 10
140.3 0.96 0.1 2248.5 20
206.1 0.94 0.1 3373.5 30
230.4 0.90 0.1 3939.0 35
248.4 0.85 0.1 4498.5 40
307.0 0.70 0.1 6748.5 60
جدول A
بحث و نتیجه گیری
همانگونه که ملاحظه شد با استفاده از روابط به دست آمده از مطالعاتی که در متن تحقیق شرح آن آورده شد و کاربرد آن¬ها، در مثال نمونه¬ی بالا دیده شد، توانستیم عمق بحرانی خاک را در مقابل روانگرایی شناسایی کنیم. پتانسیل خاک را در مقابل روانگرایی در عمق¬های متعدد بدانیم و بتوانیم قبل از بارگذاری تدابیر لازم برای جلوگیری از بروز خسارت¬های احتمالی بکار ببریم و از روش¬های تثبیت لایه¬ی ماسه قابل روان شدن به کار بردن زهکشی¬های شنی یا سنگی در زیر ساختمان¬ها و ابنیه-هایی که خاک زیر پی آن¬ها مستعد روانگرائی باشد، است و از دیگر روش¬های مقابله با روانگرائی، می¬توان به حفر چاهک¬ها یا شمع¬های عمیق که تا لایه¬هائی از خاک که پتانسیل روانگرائی ندارند، ادامه می¬یابند، اشاره کرد.
والسلام
حسین قربانی فرخد- 13/3/1387
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 20 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
