نشریه زمین شناسی مهندسی، جلد یازدهم، شمارۀ 2 تابستان 9316

بررسی تأثیر چیدمان میخکوبی بر پایداری و عملکرد
دیواره های میخکوبی شده

محسن صابرماهانی، میلاد غلامی نیا؛
دانشگاه علم و صنعت ایران ،دانشکدۀ مهندسی عمران
تاریخ: دریافت 21/9/19 پذیرش 59/52/93 چکیده
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

امروزه روش میخ کوبی از روش های رایج پایدارسازی گودها است که طراحی آن مبتنی بر ارائه چیدمان میخ ها در عمق دیواره است. چیدمان میخ معمولامعمولاً به روش آزمون و خطا و از میان چیدمان های مختلفی که معیار ضریب اطمینان مجاز پایداری و تغییرشکل مجاز را ارضا می کند انتخاب می شود. با توجه به این که طول میخ ها از بالا به پایین دیواره نزولی است، در این پژوهش با معرفی یک چیدمان خطی منظم، پارامترهای L )طول میخ پایه( و  )شیب انتهای محدوده تسلیح( برای تعریف چیدمان معرفی شده و تأثیر چیدمان بر تغییرات ضریب اطمینان و تغییر شکل دیواره بررسی شده است. همچنین با تعریف پارامتر تراکم میخ در سطح دیواره (Dn) در هر چیدمان تأثیر آن بر رفتار دیواره بررسی شده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که با افزایش L و  مقدار ضریب اطمینان پایداری افزایش یافته و تغییر شکل تاج گود کاهش می یابد. هم چنین مشخص شد که هم مقدار ضریب اطمینان و هم مقدار تغییرشکل دیواره مستقل از پارامترهای چیدمان، متناسب و متناظر با مقدار پارامتر کلیدی تراکم میخ است. هم چنین با افزایش تراکم میخ، ضریب اطمینان پایداری افزایش و مقدار تغییر شکل کاهش می یابد و لیکن این تغییرات با افزایش تراکم میخ از یک مقدار حدی که به تراکم میخ مؤثر موسوم است، متوقف می شود. با بررسی مود تغییر شکل دیوار در چیدمان های مختلف مشخص شد که در  های کوچک بیشینه تغییرشکل دیواره در بالای آن و مود تغییر شکل واژگونی است
101
و با افزایش  و زیادشدن طول مهاری میخ های بالایی، بیشینۀ تغییر شکل دیوار به اعماق میانی منتقل شده و مود تغییر شکل دیوار به شکم دادگی تغییر می یابد.
واژه های کلیدی: میخ کوبی خاک، چیدمان میخ، تراکم میخ، تغییرشکل مجاز، ضریب اطمینان مجاز

مقدمه
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

به منظور حفاظت از جداره گودبرداری عمیق، روش های مختلفی با توجه به موقعیت پروژه پیشنهاد می شود که روش میخ کوبی یکی از آن هاست. دلایل اصلی استفاده از روش میخ کوبی را می توان مزیت های مهمی نظیر ایمنی زیاد به دلیل پیش روی عملیات پایدارسازی با افزایش عمق گود، سهولت اجرای آن نسبت به برخی روش های دیگر و مقرون به صرفه بودن به لحاظ اقتصادی برشمرد ]9[. اصول طراحی سیستم میخ کوبی مبتنی بر آزمون و خطاست به گونه ای که ابتدا یک چیدمان هندسی برای میخ ها در مقطع دیواره درنظر گرفته می شود و سپس با آزمون و خطا آن قدر چیدمان اصلاح می شود تا معیارهای آیین نامه ای ضریب اطمینان مجاز و تغییرشکل مجاز ارضا شود. دست یابی به طرح بهینه از میان بی نهایت طرح ممکن و مقبول چالش مهمی در طراحی چیدمان میخ کوبی دیواره محسوب می شود چراکه چیدمان بهینه در کاهش هزینه های یک پروژه و اقتصادی تر شدن آن اهمیت به سزایی دارد. بنابراین در هنگام مواجهه با پروژه ای گودبرداری، تخمین سریع تراکم بهینۀ میخ کمک شایانی در برآورد هزینه ها و هم چنین مقایسه چیدمان پیشنهادی طراحان با چیدمان بهینه می کند.
در این مقاله سعی بر آن است تا با بررسی تأثیر چیدمان میخ بر شاخص های پایداری و عملکرد دیواره های گود پایدار شده به روش میخ کوبی، پارامترهای کلیدی تأثیرگذار، شناسایی و معرفی شود تا ضمن فهم بهتر رفتار این نوع از دیواره ها، معیارهایی برای انتخاب چیدمان مناسب تر میخ ها در اختیار طراحان قرار گیرد.
پیشینه تحقیق
اثر چیدمان میخ ها بر پایداری سازه های میخ گذاری شده طی پروژه تحقیقات ملی فرانسه در دهۀ 9195 بررسی شد. نتایج پروژۀ مذکور نشان داد قرار دادن میخ ها در تراز بالایی دیوارهای میخ کوبی شده می تواند برای دیوارهای بسیار بلند مناسب است و در کاهش واژگونی و جابه جایی جانبی در سطح دیوار سهم به سزایی داشته باشد. هم چنین میخ های قرار داده شده در قسمت پایینی به دلیل دارا بودن طول مهاری بیش تر در پشت سطح گسیختگی تأثیر به سزایی در پایداری دیواره گودها دارند. هم چنین یافته های این تحقیقات نشان می دهد که نسبت طول میخ به ارتفاع دیوار به طور معمول در حدود 9/5 تا 9/5 است. در آیین نامۀ FHWA نیز در بارۀ نحوۀ چیدمان طول میخ ها اشاره شده است که در عمل، هیچ گاه طول میخ ها در پایین دیوار نباید کم تر از نصف ارتفاع دیوار باشد. طول های کوتاهتر از H9/5 به احتمال زیاد در برابر لغزش نمی توانند پایداری موردنیاز را ایجاد کنند ]2[. جول9 در سال 9195، یک سری آزمایش های برش مستقیم آزمایشگاهی برای نشان دادن اثر جهت میخ های انعطاف پذیر در افزایش مقاومت برشی به هنگام گسیختگی در تودۀ خاک انجام و نشان داد که جهت بهینۀ میخ برای منسجم کردن حداکثر مقاومت برشی در توده خاک نسبت به صفحات برشی نرمال 35 درجه است ]3[.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

مارشال2 در سال 9191، براساس بررسی های تجربی نشان داد که جهت میخ ها نسبت به صفحۀ گسیختگی در تودۀ خاک نقش مهمی را در منسجم کردن نیروهای برشی و کششی میخ ها و نیز در مقاومت برشی کلی خاک ها مسلح شده با میخ ایفا کند ]1[. شفیعی3 در سال 9196، با استفاده از روش اجزاء محدود اثر جهت میخ ها بر تغییرشکل دیوار میخ کوبی شده با زوایای 5 و 35 درجه بررسی و نشان داد تغییرشکل ها روی سطح دیوار با زاویۀ میخ 35 درجه بزرگ تر از دیوار یا زوایۀ میخ 5 درجه است ]9[. جونز1 در سال 9115، پیشنهاد داد که برای ایجاد نیروهای کششی اولیه در میخ ها برای رسیدن به شرایط بهینه، میخ ها را در قسمت بالایی با انحراف کمی بهسمت بالا نصب کرده و بهتدریج در ترازهای پایینی شیب میخ ها با انحراف بهسمت پایین نصب گردند ]6[.
پایین تر از دیوار پیشنهاد دادند )9111، J.L(. پولا9 و همکاران در سال 2559 نشان دادند که اگـر ردیف اول عمیق تر نصب شود خیـز چشم گیری رخ می دهد که جبران آن در ادامه ساخت

Jewell
Marchal
Shafie
Jones
Pula
مشکل است ]9[. فن9 و لو در سال 2559 نشان دادند که ضریب اطمینان دیوارهای میخ گذاری شده با کاهش زاویۀ میخ ها نسبت به افق افزایش پیدا می کند. به عبارت دیگر اگر شیب زمین در بالای دیوار افقی باشد، جهت بهینه میخ ها افقی خواهند بود. به علاوه جهت بهینه میخ برای شیب با زوایای 95، 05، 65، 95، 15 به ترتیب 9، 96، 23، 35 و 15 خواهد بود ]1[.
قلعه نوی )9313( با تعریف چیدمانی خطی برای میخ ها مطابق شکل 9، و با فرض پارامتر L به عنوان “طول میخ پایه” که طول کوتاه ترین میخ در پایین ترین ردیف میخ ها است و  به عنوان “زاویۀ شیب محدوده تسلیح” که همان زاویۀ خط گذرنده از انتهای میخ ها است، تغییرات چیدمان میخ ها را به منظور یافتن طرح بهینه از نظر ضریب اطمینان مجاز بررسی کرد. در تمامی چیدمان ها فاصله قائم میخ ها ثابت و برابر 2 متر فرض شد و فاصلۀ افقی میخ ها به گونه ای انتخاب شد که ضریب اطمینان تعادل حدی دیواره با چیدمان L و در برابر گسیختگی کلی مطابق معیارهای ارائه شده در آیین نامه های معتبر میخ کوبی برابر 39/9 شود ]95[.
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

از بین طرح های مختلف ارائه شده برای هر دیواره با پارامترهای مقاومتی ((c ,  و ارتفاع ثابت (H) که از تغییرات چیدمان میخ ها به دست آمد، طرحی که کم ترین تراکم میخ در سطح ((Dn را داشت به عنوان طرح بهینه انتخاب شد. تراکم میخ در سطح دیواره گود، حاصل تقسیم کل طول میخ موردنیاز برای پایدارسازی بر مساحت کل سطح پایدارسازیاست. بهعبارت دیگر میانگین طول میخ موردنیاز جهت پایدارسازی واحد سطح گود است و در مورد چیدمان های منظم میخ در n ردیف با فاصله افقی SH در دیواری با ارتفاع H با استفاده از رابطۀ )9( محاسبه می شود:
n
Li
2061106100476

Dn SHi )9(
H
1268732149348

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from jeg.khu.ac.ir at 11:31 IRST on Saturday October 28th 2017

در نهایت با ارائه تراکم میخ های بهینۀ به دست آمده از مدل سازی دیوار هایی با پارامترهای مقاومتی مختلف و ارتفاع های متفاوت به شبکه های عصبی به عنوان هدف و پارامترهای مقاومتی خاک و ارتفاع گود متناظر با آن تراکم میخ ها به عنوان ورودی، شبکه های عصبی دولایه با تعداد نورون های متفاوت در لایه مخفی آموزش داده شده که با مقایسۀ نتایج حاصل از آموزش و صحت سنجی این شبکه ها، شبکه ای با 6 نورون در لایه مخفی به عنوان شبکۀ بهینه به دست آمدهاست.

شکل

2
.

پارامترها
ی

چ
یدمان

میخ

معرف
کوبی
ی

نو

قلعه

شده
ی

(
2232
)

[
20
]

L



S
H

S
v

S
H

شکل

2

.

پارامترها

ی

چ



قیمت: تومان

دسته بندی : زمین شناسی

دیدگاهتان را بنویسید