22671

مطالعه عددي و ميداني بهسازي انفجاري در تثبيت بسترهاي ماسه اي سست خطوط ريلي

دكتري

خط و سازه هاي ريلي

1399

1399/2/31

دكتر مرتضي اسماعيلي

راه آهن

بهسازي انفجاري يكي از روش‌هاي بهسازي عميق است كه سابقه آن به بيش از 70 سال پيش برمي¬گردد كه از اين روش براي مقاوم سازي بستر خطوط ريلي نيز استفاده مي شود. در خطوط ريلي جديد در كشور كه از مناطق مردابي مي گذرد، اين روش مي تواند به عنوان يكي از روش¬هاي بهسازي مورد نظر قرار بگيرد. ارزيابي رفتار خاك حين و پس از بهسازي از اهميت زيادي برخوردار است، زيرا نمايانگر ميزان تأثير بهسازي در بهبود مشخصات خاك است. فشار آب حفره‌اي و نشست جزء مهم¬ترين پارامترهاي خاك در بهسازي انفجاري است كه از آن‌ها به ترتيب براي تشخيص روانگرايي در خاك و تراكم خاك استفاده مي‌گردد. در اين پژوهش، رفتار ماسه اشباع در بهسازي انفجاري با استفاده از روش عددي و ميداني ارزيابي‌شده است. در مدلسازي عددي از نرم‌افزار LS-DYNA استفاده شده كه به بررسي كارايي بهسازي انفجاري در دو حالت چال تك و گروه چال پرداخته شده است. در آزمايش ميداني گروه چال با چيدمان مربعي كه شامل 4 چال انفجاري است مورد بررسي قرار گرفته شده و از نتايج آن براي اعتبارسنجي مدل عددي استفاده شده است. در ادامه در روش عددي تأثير پارامترهاي مانند وزن ماده منفجره، تاخير زماني در انفجار، محل قرارگيري ماده منفجره در چال‌ها و نفوذپذيري لايه خاك بر كارايي اين روش ارزيابي شده است. مقايسه نتايج آزمايش ميداني و تحليل‌هاي عددي نشان مي‌دهد كه روش عددي توانايي مدل‌سازي بهسازي انفجاري و تغييرشكل هاي بزرگ را دارد و با توجه به مدت زمان و هزينه تحليل‌ها اين روش قابل قبول مي‌باشد. نتايج نشان مي دهد، در چال‌هاي تك با افزايش عمق مواد منفجره ميزان بالاآمدگي سطح و تحكيم ايجاد شده كاهش مي‌يابد. بنابراين با توجه به ميزان بالاآمدگي سطح زمين و تحكيم ايجاد شده بايد عمق بهينه انتخاب گردد. براي چال‌هاي تك اين عمق حدود 7-8 متر كه تقريبا ضخامت لايه خاك است، به دست آمده است. با افزايش وزن ماده منفجره ميزان نشست در لايه‌هاي پايين‌تر از موقعيت قرارگيري ماده منفجره بيشتر شده ولي از طرف ديگر باعث افزايش بالاآمدگي سطح زمين مي‌گردد. نفوذپذيري لايه خاك تاثير چنداني بر ميزان نشست در مرحله اول انفجار ندارد. ولي در مرحله دوم كه نشست به دليل از بين رفتن فشار آب زيرزميني اتفاق مي‌افتد با افزايش نفوذپذيري، نشست به وجود آمده بيشتر مي‌گردد كه البته تغيير ايجاد شده در اين حالت چشمگير نمي‌باشد. با در نظر گرفتن تاخير زماني در چيدمان گروهي چال‌ها ميزان نشست لايه خاك افزايش يافته و بالاآمدگي سطح زمين كمتر شده است. با توجه به نتايچ به دست آمده براي بالازدگي و تحكيم اوليه، زمان هاي تاخير 15 و 25 ميلي ثانيه بهترين نتايج را شامل مي شوند.

1399/06/08

Numerical and Experimental Study of Explosive Compaction Performance for Consolidation of Loose Sand Railway Subgrade

5/20/2020 12:00:00 AM

Explosive compaction or Blast Densification is a deep soil treatment method that has been practiced for over 70 years. Evaluation of soil behaviour during and after of EC is important because it indicates the effect of EC on the improvement of soil characteristics. Pour water pressure and settlement are important parameters in EC which is used to detect liquefaction and soil compaction, respectively. In this dissertation, EC performance is assessed for saturated sand with numerical method and field measurements. LS-DYNA software is used for numerical section and EC performance is evaluated for two states of single borehole and square arrangement charges. A field test is conducted on a railway subgrade that consists of four squarely arranged explosive boreholes with simultaneous detonation. An advanced numerical formulation is then used to back-calculate the test and perform. The EC performance is controlled by changing explosive depth, weight, size, and detonation delay. Concerning the results discussed, the numerical evaluation approach exhibits promising advantages compared to other conventional methods. It provides a cost-effective method with reasonable accuracy. According to the results, as the depth of explosive increased the surface heave decreased. Thus, by considering the resulting settlement an optimum depth of explosives should be considered. For a single blast, a depth around 7–8 m can result in an effective EC, which is approximately 2/3 of the soil layer depth. By imposing detonation delay, the resulting settlement improved, both in case of induced heave and post-blast settlement in comparison to the case where the charges detonated simultaneously. Increase in charge weight magnifies the explosion effect, but as the compaction increases, the induced surface heave increases too. Permeability did not affect the induced compression during the blast due to undrained nature of the explosion. But for post-blast settlement, by an increase in permeability value the resulting settlement increases, however, the difference is not so much. The effect of detonation delay in EC regarding its improvements is studied. By applying the delay, more compaction and less surface heaving was observed.