پایان نامه با کلید واژه های آب زیر زمینی

ر هوازدگی
ب- خاکهای با تراکم متوسط، طبقات شن و ماسه با پیوند متوسط بین دانه ای و رس با سختی متوسط
175≤”v”  ̅_s≤375

175≤”v”  ̅_s≤375
VΙ
الف- نهشته‌‌های نرم با رطوبت زیاد بر اثر بالا بودن سطح آب زیر زمینی
ب- هرگونه پروفیل خاک که شامل حداقل 6 متر خاک رس با اندیس خمیری بیشتر از 20 و درصد رطوبت بیشتر از 40 باشد.
175 کمتر از

در این پایان‌نامه سعی شده‌است تا جهت دقیق‌تر شدن نتایج از ساختگاه‌های واقعی جهت انجام مطالعات استفاده شود. بدین منظور از ساختگاه‌های واقعی که در مقاله دکتر رهگذر]31 [وجود دارد، استفاده شده‌است. در این مقاله از چهار نوع خاک OC ,NC ,DS ,AS که مربوط به غرب کانادا و انگلستان است جهت انجام تحقیقات استفاده شده‌است. که ما تصمیم گرفتیم در این تحقیق، دو نوع خاک DS و NC را مورد بررسی و تحقیق قرار دهیم.
در واقع خاک 32NC، معرف خاک رسی پیش تحکیم یافته‌ی معمولی و خاک 33DS معرف خاک ماسه‌ای متراکم می‌باشد. خاک NC یک خاک بسیار نرم و انعطاف‌پذیر می‌باشد و خاک DS یک نوع خاک سخت می‌باشد. که برخی از مشخصات این خاک‌ها در نمودارهای (3-2) تا (3-5) آورده شده است.

نمودار (3-2) مقادیر نسبت مدول برشی در برابر کرنش برشی]31 [

نمودار (3-3) پروفیل مدول برشی ساختگاه‌های با خاک NC و DS ]31 [

نمودار (3-4) مقادیر نسبت میرایی در برابر کرنش برشی]31 [

نمودار (3-5) سرعت موج برشی پروفیل خاک‌های مورد بررسی]31 [

3-7-2- مشخصات و عمق خاک‌ها از سنگ بستر
یکی از عوامل بسیار مهم در تعیین پاسخ لرزه‌ای سازه‌ها ضخامت یا همان ارتفاع خاک از سنگ بستر می‌باشد. که در این پایان‌نامه سعی شده تا با در نظر گرفتن ضخامت 10 متر و 40 متر برای هر نوع خاک، طیف وسیعی از حالات، در نظر گرفته شود که در واقع خاک‌‌های با ارتفاع 10 متر به نمایندگی از خاک‌های کم عمق و خاک‌های با ارتفاع 40 متر، به نمایندگی از خاک‌های عمیق تحت مطالعه و آنالیز قرار می‌گیرند و تأثیر ضخامت خاک در پاسخ لرزه‌ای مورد بررسی قرار گرفته می‌شود. جدول (3-7) مشخصات انواع خاک‌ها با ضخامت‌های 10 متر و 40 متر را نشان می‌دهد که در این جدول مدول برشی خاک‌های مورد نظر با توجه به نمودارهای قسمت قبل مشخص می‌شود. سپس با استفاده از مدول برشی و ضریب پواسون می‌توان مدول الاستیسیته را با توجه به فرمول (3-17) تعیین کرد، که در جدول زیر مقادیر آن برای خاک‌های مورد نظر آورده شده است.
(3-17) E=2G(1+υ)
جدول (3- 7)- مشخصات خاک‌های مورد مطالعه
نوع خاک
عمق خاک (m)
ρ
(kg/m3)
υ
ξ
G (Mpa)
E (Mpa)
V (m/s)
NC
10
1590
4/0
05/0
8/1
04/5
106

40

5/6
2/18
202
DS
10
2040
4/0
05/0
2/21
36/59
322

40

6/43
08/122
462

3-7-3- معیار گسیختگی موهر- کولمب]1[
نمونه خاکی را در نظر می‌گیریم که وقتی تنش‌های قائم بر سطح (نرمال) و برشی σ و τ در صفحاتی مانند AA ́ در شکل 3-2 به مقادیر حدی خود می‌رسند نزدیک به وضعیت گسیختگی قرار می‌گیرد. ترکیبی از σ و τ که موجب گسیختگی خاک بر روی این صفحه می‌شود را به نحو دقیقی می‌توان با رابطه‌ای خطی به صورت زیر نشان داد]1[.
(3-18) τ=c+σ tan⁡φ
φ و c ثوابت خاک هستند که اصطلاحاً به آن‌ها به ترتیب چسبندگی و زاویه‌ی اصطکاک داخلی خاک می‌گویند. بدیهی است، مقادیر c و φ بسته به این که آیا تنش نرمال، تنش کل یا تنش مؤثر در نظر گرفته شده‌است نیز فرق خواهند داشت. البته با توجه به این که اصل تنش مؤثر می‌گوید، تغییرات مقاومت برشی ( یعنی تغییرات τ در هنگام گسیختگی) به طور منحصر به فردی ناشی از تغییرات تنش مؤثر است، می‌توان رابطه 3-18 را بر اساس تنش نرمال مؤثر (σ ́ ) مجدداً به صورت زیر نوشت:
(3-19) τ ́=c ́+σ ́tanφ ́
در این رابطه چسبندگی و زاویه‌ی اصطکاک داخلی یا علائم φ ́و c ́ معرفی شده‌اند و لذا رابطه بر اساس تنش مؤثر نوشته شده‌است و لذا τ ́=τ .

شکل (3-2) لغزش خاک در امتداد صفحه‌ی گسیختگی

در بعضی موارد، ممکن است مقدار فشار آب منفذی در خاک معلوم نباشد و هنوز استفاده از رابطه‌ای به شکل (3-18) مورد نیاز باشد. نمونه و مثالی معمول از آن آزمایش سه محوری زهکشی نشده تند بر روی نمونه‌ی دست نخورده‌ای از خاک است که درآن فشار منفذی آب اندازه گرفته نمی شود. رابطه‌ی (3-18) را می‌توان به صورت زیر نوشت]1[:
(3-20) τ=c_u+σ tan⁡〖φ_u 〗
u نشان می‌دهد که رابطه‌ی (3-20) بر اساس تنش کل برای بارگذاری زهکشی نشده نوشته شده‌است. معیار گسیختگی از رابطه‌ی (3-18) تا (3-20) مجموعاً به عنوان معیار گسیختگی موهر- کولمب شناخته شده‌است. ولی واضح است که بر اساس تنش مؤثر، رابطه‌ی (3-19) را می‌توان با خط AB روی دیاگرام تنش موهر در شکل(3-3) نشان داد. پس چنان‌چه وضعیت تنش روی صفحه‌ای را بتوان با نقطه‌ای روی خط AB نشان داد، خاک بر روی این صفحه در آستانه‌ی گسیختگی قرار خواهد داشت. علاوه بر این در تنش نرمال مشخص، خاک قادر به تحمل تنش برشی‌ای بزرگ‌تر از تنش برشی که با این نقطه در آن تنش نرمال بر روی خاک AB معرفی شده‌است، نیست.
گسیختگی خاک وقتی که مقدار تنش برشی رابطه‌ی (3-19) را ارضا کند رخ می‌دهد و واضح است که τ ́ هر علامتی داشته باشد گسیختگی اتفاق می‌افتد.
بنابراین یک خط A ́B ́ دیگری بر روی دیاگرام موهر وجود دارد که در مورد مقادیر منفی τ ́ اعمال می‌شود.
تاکنون، صرفاً تنش‌هایی مدنظر قرار گرفتند که بر روی صفحات خاصی در خاک وجود دارند که در حال گسیختگی‌اند و واضح است که صفحات مختلف در جسم خاک تحت تنش‌های مختلف قرار خواهد داشت. به طور خاص، تنش‌های مؤثر بر صفحه ی گسیختگی را می‌توان با دایره‌ی تنش موهر شماره‌ی یک ( شکل 3-4) نشان داد که خط AB در نقطه‌ی S ، که تنش‌های صفحه‌ی گسیختگی را معرفی می‌کند، بر آن مماس است. به لحاظ هندسی باید صفحه‌ی دومی هم باشد، که با نقطه‌ی Q معرفی می‌شود، که بر روی این صفحه نیز تنش‌ها مقادیر حدی خود را دارند.

شکل (3-3) پوش گسیختگی موهر- کولمب

شکل (3-4) دوایر موهر ممکن و غیر ممکن

دوایر تنشی مانند دایره‌ی 2 غیر ممکن است که قابل رسم باشند چرا که در این صورت خاک روی صفحه‌ای که تنش‌های وارد بر آن با نقطه‌ی R مشخص شده‌است باید تنش برشی بزرگ‌تر از توانش را تحمل کند. در عوض وضعیت تنشی که با دایره‌‌ی 3 مشخص شده‌است مربوط به وضعیت ممکنی است که تحت این شرایط هیچ صفحه‌ای از خاک در وضعیت گسیختگی قرار نخواهد داشت. این شرایط، شرایط ایده‌آلی برای خاک زیر پی خواهد بود.
خطوط AB وA ́B ́ را پوش گسیختگی موهر- کولمب می‌نامند که در تمام حالات گسیختگی بر دایره‌ی موهر مماسند.

شکل (3-5) وضعیت گسیختگی
وقتی خاک در حالت گسیختگی قرار بگیرد یک سری رابطه از شکل هندسی دایره‌ی موهر و پوش گسیختگی می‌توان به دست آورد ( شکل 3-5).
مثلاً t ́ شعاع دایره‌ی موهر را باید به محل مرکز دایره به صورت زیر مرتبط ساخت]1[:
(3-21) t ́=(s ́+c ́ cot⁡φ ́ ) sin⁡φ ́
اگر t ́=1/2 ((σ_1 ) ́-(σ_2 ) ́ ) و S ́=1/2 ((σ_1 ) ́+(σ_2 ) ́ ) باشند با جای‌گذاری به رابطه‌ی زیر می‌رسیم:
(3-22) (σ_1 ) ́=(σ_2 ) ́((1+sin⁡φ ́ )/(1-sin⁡σ ́ ))+2c ́(cos⁡φ ́ /(1-sin⁡φ ́ ))
این رابطه را با تبدیل مثلثاتی زیرنیز می‌توان مجدداً نوشت:
(3-23) (cos⁡φ ́ /(1-sin⁡φ ́ ))=[cos⁡(_ ^2)φ ́ /(1-sin⁡φ ́ )^2 ]^(1/2)=[(1-sin⁡(_ ^2)φ ́ )/(1-sin⁡φ ́ )^2 ]^(1/2)=((1+sin⁡φ ́ )/(1-sin⁡φ ́ ))^(1/2)
(3-24) σ ́_1=σ ́_2 ((1+sin⁡φ ́ )/(1-sin⁡φ ́ ))+2c ́((1+sin⁡φ ́ )/(1-sin⁡φ ́ ))^(1/2)
چنان‌چه رابطه‌ی زیر را نیز جایگزین کنیم به رابطه‌ی ساده‌تری می‌رسیم:
(3-25) tan⁡(_ ^2)(1/4 π+1/2 φ ́ ) =(1+sin⁡φ ́ )/(1-sin⁡φ ́ )
(3-26) σ ́_1=σ ́_2 tan⁡(_ ^2)(1/4 π+1/2 φ ́ ) +2c ́ tan⁡(1/4 π+1/2 φ ́ )
دو رابطه‌ی (3-24) و (3-26) یکی هستند. در صورتی که مصالح و خاک کاملاً اصطکاکی باشد یعنی (c ́=0) ، در این صورت داریم:
(3-27) σ ́_1/σ ́_2 =(1+sin⁡φ ́ )/(1-sin⁡φ ́ )
چنان چه خاک کاملاً چسبنده باشد یعنی φ ́=0 ، در این صورت می‌توان نوشت:
(3-28) (σ_1 ) ́-(σ_3 ) ́=2c ́