21874

21874

مطالعه عددي اثرات حوزه نزديك و مشخصات هندسي مقطع خاك و پارامتر هاي ژئوتكنيكي بر رفتار گسترش جانبي در خاك هاي روانگرا

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

1395-98

1398/06/13

دكتر محمدحسن بازيار

عمران

در اين تحقيق سعي شده است تا با استفاده از روش عددي المان محدود و با استفاده از نرم افزار اوپنسيس، پديده گسترش جانبي شبيه سازي شده و اثرات ويژگي هاي(پارامترها) مختلف روي تغيير مكان هاي افقي دايمي در اثر گسترش جانبي مورد بررسي قرار بگيرد. همچنين تفاوت رفتار ساختگاهها و سازه هاي موجود در نزديك گسل ها با موقعيت دور از گسل ها باعث شده است تا پيش بيني و محاسبه جابجايي هاي ماندگار در اثر گسترش جانبي در حوزه نزديك گسل با عدم قطعيت روبرو شود. به همين دليل اثرات حوزه نزديك زمين لرزه ها همانند پالس هاي جهت داري، روي پاسخ ساختگاه با گسترش جانبي مورد بررسي قرار گرفته است. ابتدا با استفاده از نرم افزار المان محدود اوپنسيس و مدل رفتاري PDMY02 كه مي تواند روانگرايي خاك را شبيه سازي كند، دو مورد مطالعاتي حوزه دور زمين لرزه 1987 سوپرستيشن هيلز كاليفرنيا و حوزه نزديك 1995 كوبه ژاپن كه داده هاي شتاب نگاشت درون چاهي در عمق و روي سطح زمين داشته و در مورد اولي فشارسنج آب حفره اي نيز وجود داشته است، لايه هاي پروفيل خاك را مدلسازي كرده و پس از صحت سنجي مدل ها با طيف شتاب پاسخ روي سطح زمين، روانگرا شدن لايه هاي خاك و ميزان جابجايي افقي وجه آزاد، مطالعه پارامتريك براي بررسي اثرات هندسه پروفيل خاك، مشخصات فيزيكي و مكانيكي لايه هاي خاك از جمله مقاومت برشي، تراكم نسبي و نفوذپذيري و اثر تغييرات در بارگذاري ديناميكي مدل ها، انجام شده است. با انجام مدل سازي هاي عددي، ديده شد كه با افزايش شيب خاك، افزايش نسبت ارتفاع وجه آزاد به طول مدل، كاهش درصد تراكم و مدول برشي خاك، ميزان جابجايي افقي در اثر گسترش جانبي افزايش مي يابد و با كاهش نفوذپذيري هيدروليكي خاك ميزان جابجايي جانبي خاك روند ثابتي را براي كاهش يا افزايش نشان نداده است. همچنين با تغيير ضخامت لايه روانگرا در طيف پاسخ لايه خاك روي مدل در فركانس هاي خاصي تغييرات مشاهده شده است. علاوه براين، با افزايش مقياس بارگذاري ديناميكي اعمال شده به سيستم در دو مقياس PGA و PGV ديده شده است كه با افزايش مقياس بارگذاري، ميزان جابجايي افقي نيز افزايش مي يابد. در مطالعه حوزه نزديك نيز مشاهده شد كه الزاما با افزايش در پريود پالس هاي حوزه نزديك و جابجا كردن آنها در سرعت نگاشت جابجايي جانبي در مدل روند مشخصي را به صورت افزايشي يا كاهشي دنبال نمي‌كند و وابسته به تغييرات فشار آب حفره‌اي اضافي توليد شده در حين بارگذاري ديناميكي مي‌باشد. دركل در اين بررسي به اين نتيجه رسيده شد كه نرم افزار عددي اوپنسيس و مدل رفتاري PDMY02 يك روش خوب براي بررسي و مطالعه گسترش جانبي و عوامل موثر بر آن بوده است. اما بايد به اين نكته توجه داشت كه براي مقاصد طراحي و تحقيقاتي، به دليل نحوه شبيه سازي تغييرات فشار آب حفره‌اي در مدلسازي عددي، براي يافتن دقت نرم افزار هاي عددي در مدلسازي فشار اب حفره اي در خاك هاي روانگرا نياز به صحت سنجي توسط داده هاي تغييرات فشار آب حفره اي در حين بارگذاري ديناميكي با مشخصات حوزه نزديك و پالس هاي جهت داري مي باشد.

1399/02/08

Numerical investigation into the effects of near fault and geometrical parameters of soil section on liquefaction induced lateral spreading

9/4/2019 12:00:00 AM

Liquefaction-induced horizontal displacements of soil layers, which are called here “Lateral Spreading”, have induced several damages to engineering infrastructures such as buildings, bridges, abutments, earth dams, ports, roads, and lifelines. Thus, many researchers have been attracted to study lateral spreading and its effects during past years. Using the displacement-based methods such as the p-y method for analyzing and designing the structures and buildings with a good estimation of displacements, one can design resistant buildings and infrastructure against liquefaction-induced displacements. Complex nature of lateral spreading and its dependence on several factors have made it difficult to study this phenomenon and to predict its displacements. In this study, it is tried to simulate the liquefaction-induced lateral spreading using finite element modeling in OpenSees software, and study the effects of various parameters on the permanent horizontal displacements of the lateral spreading. Additionally, regarding the different behavior of the near-fault and far-fault seismicity, estimating and calculating the horizontal displacements in near-fault sites have faced uncertainty. Therefore, the near-fault effects of earthquakes such as directivity pulses in velocity-time histories are considered in this study. First, by using PDMY02 constitutive model in OpenSees program, two case study sites in 1987 Superstition Hills and 1995 Kobe earthquakes that experienced lateral spreading and have available downhole and surface accelerographs and pore pressure data has been modeled and calibrated, and then, a parametric study has been done to evaluate the effects of the parameters on lateral spreading using this approach. The study showed that using the PDMY02 model in OpensSees program is a good method for studying the lateral spreading and its parameters. But it needs to be noted that according to the modeling of pore pressure build-up issues during the seismic loading in numerical models, further research must be conducted to evaluate the exact ability of the numerical methods to simulate the pore pressure build-up and liquefaction in near-fault sites with directivity pulses.