17886

17886

ارزيابي عملكرد تقويتي ستون‌هاي خاك - سيمان در مقابله با روانگرايي با استفاده از مدلسازي عددي

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

خرداد ماه 1396

دكتر بازيار

عمران

يكي از روشهاي بهسازي زمين كه بطور گسترده به منظور كاهش پتانسيل روانگرايي خاك غيرچسبنده سست اشباع (مانند سيلت و ماسه) استفاده مي‌شود نصب ستون‌هاي سخت مانند ستون‌هاي سنگي، ستون‌هاي تزريق تحت فشار و ستون‌هاي روش اختلاط عميق يا ستون‌هاي خاك-سيماني است. در اين تحقيق، مدلسازي سه‌بعدي اجزاء محدود توسط نرم‌افزار OpenSees به منظور مدلسازي عددي آزمايش سانتريفيوژ و با هدف بررسي اثر تقويتي ستون‌هاي خاك- سيمان در مقابله با پديده روانگرايي و نشست‌هاي ناشي از آن با تمركز بر روي نتايج اضافه فشار آب حفره‌اي، شتاب و نشست انجام گرفت. بر اساس نتايج اين مدلسازي، وجود ستون‌هاي خاك- سيماني باعث جلوگيري يا به تعويق انداختن پديده روانگرايي نمي‌شود و در اثر استفاده از اين ستون‌ها، شدت شتاب انتقال يافته به سطح خاك و نشست سطح در مقايسه با حالت بهسازي‌نشده بالاتر خواهد بود. با اين وجود، به دليل نشست اندك ستون‌ها در مقايسه با خاك اطراف حتي پس از وقوع روانگرايي و با شرط عدم ايجاد آسيب سازه‌اي در آن‌ها ، اين ستون‌ها به عنوان پايه محكم در نگهداري سازه بالايي عمل مي‌كنند. در نهايت مطالعه پارامتريك به منظور بررسي تأثير عوامل مختلفي مانند قطر ستون‌ها، ارتفاع آن‌ها، نسبت سختي ستون به خاك اطراف، درصد تراكم نسبي لايه خاك مستعد روانگرايي، ضخامت لايه خاك مستعد روانگرايي و ايجاد شرايط گيرداري در انتهاي ستون‌ها بر روي بهبود عملكرد تقويتي ستون‌ها انجام گرفت. نتايج مطالعات پارامتريك نشان داد، افزايش قطر و ارتفاع ستون (با شرط ادامه داشتن ستون تا انتهاي لايه روانگرا)، اثر چنداني بر روي عملكرد ستون‌ها در مقابله با روانگرايي نخواهد داشت. همچنين، بكارگيري ستون‌ها با شرايط انتهايي گيردار، تاثير قابل توجهي بر روي مقابله با روانگرايي نمي‌گذارد. واژه‌هاي كليدي: روانگرايي، بهسازي، ستون خاك-سيمان، نرم‌افزار اجزاء محدود

1396/07/17

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Soil-cement columns have been implemented as a ground improvement technique for liquefaction mitigation throughout the years. However, more investigation is still needed to understand the reinforcement mechanism of soil-cement columns in liquefiable sand. This study presents three-dimensional nonlinear finite element simulation of soil-cement columns in a liquefiable sand layer using OpenSees platform. Results from a centrifuge experiment conducted at the Network for Earthquake Engineering Simulation (NEES) at the University of California-Davis are used to verify the numerical model .A good agreement between the experimental and executed numerical results is achieved and the overall site stiffening effect of soil-cement columns is eva​luated, then parametric studies are performed to investigate the effect of parameters like length and diameter of the columns, thickness and relative density of liquefiable sand layer, shear modulus ratio for soil-cement columns and using fixed-type columns. The results of numerical analysis indicated that soil-cement columns were not effective in liquefaction mitigation. Furthermore, the effectiveness of these columns is not improved by increasing the column’s length and diameter, but the length of the columns must be extended beneath the liquefiable soil layer in order to control the settlement of overlying structure even after liquefaction. The results also indicated that the thickness of liquefiable soil layer plays an important role in liquefaction occurrence and volumetric strains. Keywords: liquefaction, ground improvement, Soil-cement column, finite element