31681

بررسي آزمايشگاهي عملكرد سيستم هاي تركيبي شبكه هاي اختلاط عميق و ستون هاي شني در كاهش پتانسيل روانگرايي با استفاده از مدلسازي فيزيكي سانتريفيوژ

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران

1400

1403/6/25

دكتر محسن صابرماهاني

-

مهندسي عمران

اختلاط عميق خاك و اجراي ستون¬هاي شني در عمق خاك، از روش¬هاي بهسازي خاك به طريقه¬ي تثبيت و جايگزيني، به منظور جلوگيري از پديده¬ي روانگرايي و مقابله با مخاطرات ناشي از آن مي¬باشند. در اختلاط عميق خاك، بدون برداشت و حفاري، با مخلوط كردن يك سري مواد شيميايي در عمق با خاك، ستون¬هاي يكنواختي از خاك و ماده افزودني تشكيل مي¬شوند كه مي¬توانند در چهار الگوي بلوكي، ديواري و شبكه¬اي و گروه ستون، اجرا ¬شوند. در ستون¬هاي شني نيز مصالح شني و سنگدانه¬اي به صورت ستون¬هاي نيمه عميق و عميق جايگزين خاك مي¬گردند. در اين مطالعه، طي يك مدل¬سازي فيزيكي در دستگاه سانتريفيوژ ديناميكي با شتاب g40، به بررسي و مقايسه¬ي عملكرد سيستم¬هاي بهسازي خاك با شبكه¬هاي اختلاط عميق و تركيب آن¬ها با ستون¬هاي شني در نسبت سطح بهسازي (A_r)¬ ثابت پرداخته شده است. مدل¬هاي فيزيكي در يك جعبه¬ي لايه¬اي ساخته شدند و براي بررسي رفتار ديناميكي آن¬ها يك بار لرزه¬اي، توسط ميز لرزه¬ي مستقر در سانتريفيوژ به همه¬ي مدل-ها اعمال گرديد. با توجه به نتايج حاصل از آزمايش¬هاي سانتريفيوژ، مشخص گرديد كه بهسازي خاك با شبكه¬ي اختلاط عميق، سختي خاك را افزايش داده و با جذب كرنش¬هاي برشي، از افزايش بيش از حد فشار آب حفره¬اي جلوگيري كرده و مانع وقوع روانگرايي در خاك مي¬شود. همچنين عملكرد شبكه¬ها در مقابله با روانگرايي، به نسبت بين فاصله¬¬ي ديواره¬هاي شبكه و ضخامت لايه¬ي روانگرا (نسبت L/H) بستگي دارد، به طوري كه با كاهش طول شبكه نسبت به عمق لايه¬ي روانگرا (كاهش نسبت L/H)، عملكرد آن در كاهش مخاطرات روانگرايي بهبود مي¬يابد. همچنين مشخص شد، استفاده از سيستم تركيبي ستون شني و شبكه¬ي اختلاط عميق، با توجه به اين كه ضمن افزايش سختي خاك و كاهش كرنش برشي و حداكثر اضافه فشار آب حفره¬اي تا يك حد مناسب، استهلاك اضافه فشار آب حفره¬اي را نيز تسريع مي¬بخشد، مي¬تواند روش مناسبي در پيشگيري از روانگرايي باشد و با كاهش نسبت L/H شبكه، اثر بخشي اين سيستم زيادتر نيز مي¬شود. به طوري كه با كاهش ابعاد شبكه و استفاده از ستون¬هاي شني، مقدار نشست 55% و مقادير حداكثر نسبت اضافه فشار آب حفره¬اي به طور ميانگين 12/53% كاهش يافتند.

1403/09/17

Investigation the performance of deep soil mixing grids combined with stone columns for liquefaction mitigation using centrifuge physical modeling

9/15/2025 12:00:00 AM

Deep soil mixing and stone columns are soil improvement techniques that involve soil stabilization and replacement to prevent liquefaction and mitigate its associated risks. In deep soil mixing, without excavation or drilling, a series of chemical materials are mixed with the soil at depth to form uniform columns of soil and additive material, which can be implemented in four patterns: block, wall, grid, and group of columns. In stone columns, stone and aggregate materials replace the soil as semi-deep and deep columns. In this study, a physical modeling using a dynamic centrifuge with 40g acceleration was conducted to investigate and compare the performance of soil improvement systems using deep soil mixing grids with a high L/H ratio and a lower L/H ratio, and the combination of each of these grids with stone columns at a constant improvement area ratio. The physical models were prepared in a laminar box, and to investigate their dynamic behavior, a seismic load was applied to all models using a shaking table installed in the centrifuge. The results indicated that soil improvement using the deep soil mixing grid increases soil stiffness and, by absorbing shear strains, prevent excess pore water pressure buildup, thereby inhibiting soil liquefaction. Also, the performance of the grids in resisting liquefaction depends on the ratio between the distance of the grid walls and the thickness of the liquefiable layer (L/H ratio), such that reducing the length of the grid relative to the depth of the liquefiable layer (decreasing the L/H ratio) improves its effectiveness in reducing liquefaction hazards. Furthermore, it was found that the combined system of sand columns and deep soil mixing grids, by increasing soil stiffness and reducing shear strain and excess pore water pressure to an appropriate level while also increases the rate of excess pore water pressure dissipation, so it can be an effective method for preventing liquefaction and by decreasing the L/H ratio of the grid, the effectiveness of this system is further enhanced, so that by reducing the dimensions of the grid and using stone columns, the settlement decreased by 55% and the Maximum pore water pressure values decreased by 53.12% on average.

روانگرايي , اختلاط عميق خاك , ستون شني , مدلسازي فيزيكي , دستگاه سانتريفيوژ

Liquefactione , Deep soil mixing , Stone Column , Physical modeling , Centrifuge

Sina Ghalandarzadeh

Mohsen Sabermahani