تاثیر اختلاط عمیق شبکه ای بر کاهش پتانسیل روانگرایی در خاک ماسه ای اشباع: مدل سازی سه بعدی غیرخطی

یکی از پرکاربردترین روش های موجود برای بهسازی خاک روانگرا روش اختلاط عمیق شبکه ای (DSM) است. اجرای این نوع بهسازی موجب افزایش سختی برشی و به تناسب آن باعث کاهش کرنش های بزرگ برشی در خاک و کم شدن پتانسیل رونگرایی خواهد شد. در اکثر پژوهش های گذشته برای برآورد میزان اثر کاهندگی پتانسیل روانگرایی RCSR، مدل سازی بر مبنای اجزای محدود خطی انجام پذیرفت که در آن اثرات اضافه فشار آب حفره ای و روانگرایی لحاظ نشده است. در این پژوهش با مدل سازی سه بعدی به ­کمک نرم افزار متن باز OpenSeesSP، برای بالا بردن سرعت پردازش استفاده شده است. رفتارهای خاک و شبکه DSM به ­صورت غیرخطی و با مدل پیشرفته دراکر- پراگر چندسطحی شبیه سازی شده است. اثراتی نظیر فاصله بین شبکه (۵ و ۱۰ متر) و مدول برشی نسبی خاک و روش اختلاط عمیق شبکه ای (۳/۱۳ و ۲۵) بر میزان ضریب کاهنده تنش برشی،  و ضریب نسبی شتاب  تحت بار هارمونیک بررسی و مقایسه شده است. نتایج مدل سازی غیرخطی نشان می دهد که افزایش فاصله شبکه از ۵ متر به ۱۰ متر با هر دو مدول برشی نسبی باعث افزایش تقریبا ۳۰۰ درصدی  می شود. همچنین افزایش مدول برشی نسبی از ۳/۱۳ به ۲۵ باعث کاهش ناچیزی در مقادیر  شد. از طرفی، لحاظ کردن رفتار غیرخطی خاک و روش اختلاط عمیق شبکه ای، موجب کاهش مقادیر  در فواصل شبکه پایین شده است؛ ولی در عوض مقدار  افزایش زیادی یافته و در سطح زمین حدودا به ۵/۲ هم رسیده است. این در حالی است که مقدار  در حالت خطی، کمتر از یک است. روابط ارائه شده در پژوهش های قبلی برای تخمین Rrd محافظه­ کارانه است. اما در مقادیر  به ­دلیل عدم مدل سازی درستی از روانگرایی در مدل خطی اختلاف زیادی دیده می شود و درنهایت مقادیر RCSR پایین تری تخمین زده شد که در جهت عدم اطمینان است. همچنین، مدل های غیرخطی در عمق های میانی و پایینی خاک، کاهش قابل توجهی در  نسبت به حالت خطی نشان دادند. این نتایج نشان می دهد که لحاظ کردن رفتار غیرخطی خاک و اضافه فشار آب حفره ای در مدل سازی، دقت تحلیل را افزایش داده و موجب طراحی محافظه کارانه تر در پروژه های بهسازی خاک می گردد.

کلیدواژه ها:

روانگرایی ، اختلاط عمیق شبکه ای ، بهسازی خاک ، ضریب کاهنده ، رفتار غیرخطی