• شماره ركورد
    33154
  • پديد آورنده

    محمد حسين ملاحسني لشكاجاني

  • عنوان
    ارزيابي استعداد روانگرايي و فشار آب حفره اي توليد شده در ماسه لاي دار با روش انرژي
  • مقطع تحصيلي
    دكترا
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران-ژئوتكنيك
  • سال تحصيل
    1394
  • تاريخ دفاع
    1403/10/15
  • استاد راهنما
    محمد حسن بازيار
  • استاد مشاور
    ندارد
  • دانشكده
    مهندسي عمران
  • چكيده
    براي سالها، تاثير لاي غيرخميري بر روي رفتار روانگرايي ماسه هاي لاي دار موضوعي چالش برانگيز و مورد بحث در ميان محققان بوده است. خسارات گسترده و صدمات زياد ناشي از وقوع روانگرايي در خاكهاي حاوي ريزدانه غيرخميري در سالهاي اخير، لزوم درك بهتر رفتار روانگرايي ماسه هاي لاي دار و نياز به روشن ساختن ابهامات موجود را هر چه بيشتر آشكار نموده است. از طرف ديگر، روش انرژي به عنوان يك روش جايگزين روش تنش براي ارزيابي روانگرايي، داراي مزايا و برتري هايي است كه ميتواند در ارزيابي رفتار روانگرايي ماسه هاي لاي دار مورد استفاده قرار گيرد. روش انرژي بر اين مبنا بنا شده است كه يك ارتباط قوي بين انرژي تلف شده و فشار آب حفره اي اضافي توليد شده وجود دارد. همچنين در روش انرژي، مقاومت روانگرايي به صورت انرژي ظرفيت (Wliq) بيان ميشود كه انرژي تلف شده تا لحظه وقوع روانگرايي (تنش موثر صفر و يا رسيدن به يك كرنش تعريف شده) ميباشد و مستقل از مسير تنش است. در اين تحقيق، براي بررسي رفتار روانگرايي مخلوط هاي ماسه-لاي، ابتدا يك برنامه جامع آزمايشگاهي بر روي مخلوط هاي مختلف ماسه و لاي فيروزكوه با بازه وسيعي از مقدار ريزدانه، تراكم نسبي و تنش موثر انجام شد. اين برنامه شامل انجام آزمايشهاي پايه براي تعيين مشخصات فيزيكي مخلوط هاي فيروزكوه، 39 آزمايش سه محوري سيكلي زهكشي نشده كرنش كنترل و 38 آزمايش سه محوري مونوتونيك زهكشي نشده ميباشد. همچنين نتايج تعداد زيادي آزمايش هاي انجام شده توسط محققين قبلي موجود در ادبيات فني، گردآوري و تحليل شد. بر همين اساس، يك مدل پيشبيني براي نسبت فشار آب حفره اي اضافي (ru) بر اساس انرژي تلف شده ارائه شد. اين مدل داراي شكل تابعي ساده و قابل كاربرد براي خاكهاي مختلف ميباشد و ميتواند به سادگي در روشهاي تحليل پاسخ ساختگاه بكار برده شود. اين مدل، با استفاده از نتايج چند آزمايش سانتريفيوژ و داده هاي زلزله ثبت شده واقعي در يك سايت آرايه درونچاهي مورد صحت سنجي قرار گرفت كه عملكرد مناسب اين مدل را به اثبات رساند. همچنين، يكي از ويژگيهاي خوب اين مدل اين است كه ميتوان ضريب اطمينان (FS=W⁄Wliq ) را بر اساس نسبت فشار آب حفره اي اضافي (r_u) قابل قبول طرح تعيين نمود. نتايج نشان داد كه تراكم نسبي (Dr) ميتواند به عنوان يك پارامتر مناسب براي تعريف حالت تراكم در پيشبيني انرژي ظرفيت ماسه هاي تميز و مخلوط هاي با مقدار ريزدانه بيشتر از ريزدانه آستانه (FCth) استفاده شود. اما به دليل پيچيدگي نقش ريزدانه در ريزساختار ماسه-لاي، يك رابطه كلي بين انرژي ظرفيت و مقدار ريزدانه در مخلوط هاي با ريزدانه كمتر از ريزدانه آستانه مشاهده نشد. به همين دليل، مفهوم نسبت منافذ بيندانهاي معادل (*e) براي در نظر گرفتن اندركنش ذرات ماسه و لاي در اين مخلوطها بايد استفاده شود. مشاهده شد كه فاكتور مشاركت ريزدانه (b) (كه نسبت ذرات ريز كه در سازوكار انتقال نيرو مشاركت مينمايند، ميباشد) علاوه بر نسبت تفاوت اندازه ذرات (χ) و مقدار ريزدانه، تابعي از Dr نيز ميباشد، كه در تحقيقات قبلي ناديده گرفته شده بود. بر همين اساس، يك مدل پيشبيني براي فاكتور مشاركت ريزدانه (b) پيشنهاد شد و نشان داده شد كه اين مدل ميتواند به خوبي داده هاي انرژي ظرفيت مخلوط هاي مختلف يك ماسه و لاي مشخص را يكپارچه نمايد. نتايج آزمايشهاي مونوتونيك نشان داد كه نسبت منافذ بين دانهاي معادل (*e) ميتواند براي ارزيابي رفتار تنش-كرنش مونوتونيك مخلوط هاي مختلف يك ماسه و لاي مشخص با مقادير مختلف ريزدانه نه تنها در حالت بحراني بلكه در ديگر حالتها در مسير تنش هم، مورد استفاده قرار گيرد. مقدار b متوسط به دست آمده از آزمايشهاي مونوتونيك براي مخلوطهاي فيروزكوه برابر با همان مقدار b متوسط بدست آمده از آزمايش هاي سيكلي بود. همچنين در يك تراكم نسبي ثابت، با افزايش مقدار ريزدانه، پتانسيل فروريزش (CP) افزايش مييابد. به عبارت ديگر، با افزايش مقدار ريزدانه، تمايل به رفتار انقباضي يا نرمشوندگي افزايش مييابد و خاك بيشتر مستعد به فروريزش ميشود. در پايان، براساس تحليلهاي آماري چندين دسته داده مختلف، مقدار حدودي 25 درصد براي مرز پاييني و مقدار حدودي 35 درصد براي مرز بالايي ريزدانه آستانه ديده شد كه ميتوان براي سادگي مقدار ريزدانه آستانه را برابر با 30 و يا با در نظر گرفتن ريزدانه پراكندگي، مقدار آن را 35 درصد در نظر گرفت.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/12/09
  • عنوان به انگليسي
    eva‎luation of liquefaction potential and pore water pressure generation in silty sand using dissipated energy approach
  • تاريخ بهره برداري
    1/4/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محمدحسين ملاحسني لشكاجاني

  • چكيده به لاتين
    For years, the effect of non-plastic silt on the liquefaction behavior of silty sands has been a challenging and controversial topic among researchers. The extensive damage and significant losses caused by liquefaction in soils containing non-plastic fines in recent years have highlighted the necessity for a better understanding of the liquefaction behavior of silty sands and the need to clarify existing ambiguities. On the other hand, the energy method, as an alternative to the stress method for eva‎luating liquefaction, has advantages and merits that can be utilized to assess the liquefaction behavior of silty sands. The energy method is based on the premise that there is a strong relationship between the dissipated energy and the generated excess pore water pressure. In the energy method, liquefaction resistance is expressed as energy capacity (Wliq), which is the amount of dissipated energy until liquefaction initiation (zero effective stress or reaching a defined strain) and is independent of the stress path. In this study, to investigate the liquefaction behavior of sand-silt mixtures, a comprehensive laboratory testing program was conducted on various mixtures of Firoozkooh sand and silt with a wide range of fines content, relative density, and effective stress. This program included performing basic tests to determine the physical characteristics of the Firoozkooh mixtures, 39 undrained cyclic triaxial tests under strain-controlled conditions, and 38 undrained monotonic triaxial tests. Additionally, several test results from previous studies were collected and reanalyzed. Accordingly, a predictive model for the excess pore water pressure ratio (ru) was developed based on dissipated energy. This model has a simple functional form and is applicable to various sands and sand–silt mixtures with nonplastic fines contents, and it can be easily implemented in site response analysis for energy-based liquefaction potential eva‎luation. Convincingly, the accuracy of the proposed model was verifed using the results of a series of centrifuge tests, reported by others, and the recorded data of wildlife downhole array site during the Superstition Hills 1987 earthquake. A notable feature of this model is that the factor of safety (FS=W⁄Wliq ) can be determined based on an acceptable design ru value. The results showed that relative density (Dr) could be used as a proper parameter to define soil density state for predicting W_liq of clean sands and sand‒silt mixtures with fines content greater than the threshold fines content (FCth). However, due to the complex role of fines in the microstructure of sand-silt mixtures, a general relationship between energy capacity and fines content was not observed for mixtures with fines content less than FCth. Therefore, the concept of equivalent granular void ratio (e*) was used to capture the coarse‒fine interactions in such mixtures. It was also found that the fines contribution factor (b), which is the fraction of fines participating in load transfer, is dependent on Dr, as well as particle size disparity ratio (χ) and FC, neglected in previous studies. Consequently, a new model was proposed for the prediction of the fines contribution factor (b), showing that it can effectively provide a unique relationship between e* and Wliq for all mixtures of specified sand and silt where FC ≤ FCth. Monotonic test results indicated that the equivalent intergranular void ratio (e*) can be used to eva‎luate the monotonic stress-strain behavior of various mixtures of a specific sand and silt with different fines contents, not only at the critical state but also at other states along the stress path. The average b value obtained from monotonic tests for Firoozkooh mixtures matched the average b value derived from cyclic test results. Additionally, at a constant relative density, the collapse potential (CP) increases with an increase in fines content. In other words, with increasing of fines content, the soil's tendency towards contractive or softening behavior increases, making it more susceptible to collapse. Finally, based on statistical analysis of several data sets, an approximate lower boundary of 25% and an upper boundary of 35% for the threshold fines content were observed. For simplicity, the threshold fines content can be considered 30%, or with consideration for dispersing fines content (FCdis), it can be set at 35%.
  • كليدواژه هاي فارسي
    مخلوط ماسه-لاي , روانگرايي , انرژي ظرفيت , لاي غيرخميري , فشار آب حفره اي
  • كليدواژه هاي لاتين
    sand-silt mixtures , liquefaction , capacity energy , nonplastic silt , excess pore water pressure
  • Author
    Mohammad Hossein Mollahassani Lashkajani
  • SuperVisor
    Mohammad Hassan Baziar