دانلود رایگان مقالات عمران و معماری

‫رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﺎﻛﻬﺎي ﻣﺎﺳﻪ اي‬ ‫ﻣﻘﺪﻣﻪ‬
‫ﺧﺎﻛﻬﺎي ﻣﺎﺳﻪ اي اﺷﺒﺎع ﻫﻨﮕﺎﻣﻲ ﻛﻪ ﺗﺤﺖ اﺛﺮ ارﺗﻌﺎﺷﻬﺎي زﻟﺰﻟﻪ ﻗﺮارﮔﻴﺮﻧﺪ، ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﺷﺒﻴﻪ ﮔﻞ ﻣﺎﻳﻊ ﻧﺎﮔﻬﺎن ﺑﻪ ﺷﻜﻞ‬ ‫ﻳﻚ ﺳﻴﺎل درآﻳﻨﺪ، اﻳﻦ ﭘﺪﻳﺪه رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻴﺸﻮد. درﻣﻔﻬﻮﻣﻲ ﮔﺴﺘﺮده ﺗﺮ،ﭘﺪﻳﺪه اي ﻛﻪ دراﺛﺮ آن ﻣﺼﺎﻟﺢ داﻧﻪ اي ﺑﻌﻠﺖ‬ ‫ارﺗﻌﺎش ﺑﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﻣﺎﻳﻊ درآﻣﺪه، ﺧﻮاه ﺗﻮده ﺧﺎك ﺑﻮﺳﻴﻠﻪ آب اﺷﺒﺎع ﺷﺪه ﺑﺎﺷﺪ ﻳﺎ ﻧﻪ، درﺑﻴﺎن ﻋﻤﻮﻣﻲ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ اﻃﻼق ﻣﻴﺸﻮد.‬ ‫رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﺎﻛﻬﺎي اﺷﺒﺎع اﻏﻠﺐ ﺳﺒﺐ ﺧﺮاﺑﻲ ﻫﺎي وﺳﻴﻌﻲ در ﻣﺤﻴﻂ اﻃﺮاف ﻣﻲ ﺷﻮد.درﺳﻪ دﻫﻪ اﺧﻴﺮ، ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﻓﺮاواﻧﻲ‬ ‫درارﺗﺒﺎط ﺑﺎ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ رﻓﺘﺎر رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﺎﻛﻬﺎي داﻧﻪ اي اﺷﺒﺎع دراﻳﺎﻻت ﻣﺘﺤﺪه ،ﻛﺎﻧﺎدا،ژاﭘﻦ وﻫﻨﺪ اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ.ﺑﺮاي اﻳﻦ‬ ‫ﻣﻨﻈﻮر از آزﻣﺎﻳﺸﻬﺎي آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﻪ ﻣﺤﻮري ،ﻣﻴﺰ ارﺗﻌﺎﺷﻲ و... ﺑﺮاي ﺑﺮآورد ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﺎﻛﻬﺎي داﻧﻪ اي‬ ‫اﺷﺒﺎع اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ.‬

‫درﺧﺎﻛﻬﺎي ﻣﺎﺳﻪ اي ﻗﺒﻞ ازاﻳﻨﻜﻪ زﻟﺰﻟﻪ و ﻧﻴﺮوﻫﺎي ﻧﺎﺷﻲ از آن از ﻃﺮﻳﻖ ﺗﻤﺎس ذرات ﺑﺘﻮاﻧﻨﺪ ﻣﻨﺘﻘﻞ ﺷـﻮﻧﺪ،ذرات ﺧـﺎك داراي‬ ‫ﺗﻤﺎﺳﻬﺎي ﭘﺎﻳﺪاري ﺑﻴﻦ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮﻫﺴﺘﻨﺪ، اﻳﻦ اﻣﺮﻣﻮﺟﺐ ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺧﺎك ﭘﺎﻳـﺪاري ﺳـﺎزه اي را ﻛـﻪ ﺑﺮﺳـﻄﺢ‬ ‫زﻣﻴﻦ ﻗﺮار دارد،ﺗﺎﻣﻴﻦ ﻧﻤﺎﻳﺪ. اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ در ﺷﻜﻞ )1-1-اﻟﻒ( ﺑﺼﻮرت ﺷﻤﺎﺗﻴﻜﻲ ﻧﺸﺎن داده ﺷـﺪه اﺳـﺖ. ﻫﻨﮕـﺎﻣﻲ ﻛـﻪ اﻳـﻦ‬ ‫ﺧﺎك دراﺛﺮ ﺗﻨﺸﻬﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻧﺎﺷﻲ از ارﺗﻌﺎﺷﺎت زﻟﺰﻟﻪ، ﺗﻐﻴﻴﺮﺷﻜﻞ ﻣﻲ دﻫﺪ،ﻫﻤﭽﻨﺎﻧﻜـﻪ درﺷـﻜﻞ )1-1-ب( ﻣـﺸﺎﻫﺪه ﻣﻴـﺸﻮد،‬ ‫ﺗﻤﺎس ﻣﻴﺎن ذرات ازﺑﻴﻦ ﻣﻲ رود،درﻧﺘﻴﺠﻪ ﻧﻴﺮوﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ اﺻﻮﻻ" ﺑﻮﺳﻴﻠﻪ ﺗﻤﺎﺳﻬﺎي ذرات در اﻣﺘﺪاد ﻗﺎﺋﻢ ﺗﺤﻤﻞ ﻣﻲ ﺷـﺪﻧﺪ، ﺑـﻪ‬ ‫آب ﻣﻨﻔﺬي ﻣﻨﺘﻘﻞ ﻣﻲ ﮔﺮدﻧﺪ، اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﻫﻤﺎن ﺑﺮوز ﺷﺮاﻳﻂ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد. دراﻳـﻦ ﺣﺎﻟـﺖ ﺗﻤـﺎس ﻣﻴـﺎن ذرات ازﺑـﻴﻦ‬ ‫رﻓﺘﻪ وﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺧﺎك ﺻﻔﺮ ﻣﻲ ﺷﻮد وﺧﺎك ﻣﺎﺳﻪ اي رﻓﺘﺎري ﺷﺒﻴﻪ ﻳﻚ ﻣﺎﻳﻊ ﻛﻪ وزن ﻣﺨﺼﻮص آن ﺑﺮاﺑﺮ ﺧﺎك اﺷـﺒﺎع‬ ‫اﺳﺖ از ﺧﻮد ﻧﺸﺎن ﺧﻮاﻫﺪ داد.‬ ‫ﺑﻌﺪ از رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﻫﻤﺰﻣﺎن ﺑﺎ ﺧﺮوج آب ﺗﻤﺎس ﺑﻴﻦ ذرات ﺧﺎك ﻣﺠﺪدا" ﺑﺮﻗﺮار ﺷﺪه وﺣﺎﻟﺘﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ آﻧﭽـﻪ در ﺷـﻜﻞ )1-1-ج(‬ ‫ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه، ﺑﻮﺟﻮد ﻣﻲ آﻳﺪ ﻛﻪ ﻫﻤﺎن ﮔﻴﺮش ﻣﺠﺪد ﺗﻮده ﺧﺎك ﭘﺲ از وﻗﻮع ﻣﻘﺪارزﻳﺎدي ﻧﺸـﺴﺖ ﺧﻮاﻫـﺪ ﺑـﻮد. ﻛـﺎﻫﺶ‬ ‫ﺣﺠﻢ درﺧﺎك ﻧﺸﺴﺖ ﻛﺮده ﺑﺮاﺑﺮ ﺣﺠﻢ آب ﺣﻔﺮه اي اﺳﺖ ﻛﻪ از ﺧﺎك ﺧﺎرج ﺷﺪه اﺳﺖ.‬
‫ﻣﻜﺎﻧﻴﺰم اﺳﺎﺳﻲ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ در ﻻﻳﻪ ﻫﺎي ﻣﺎﺳﻪ اي اﺷﺒﺎع وﺳﺴﺖ، اﻓﺰاﻳﺶ ﺗﺪرﻳﺠﻲ ﻓﺸﺎر ﻣﻨﻔﺬي دراﺛﺮ اﻋﻤﺎل ﺗﻨﺶ ﻫﺎي‬ ‫ﺳﻴﻜﻠﻲ ﺣﺎﺻﻞ از اﻧﺘﺸﺎر ﻣﻮج ﺑﺮﺷﻲ زﻟﺰﻟﻪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ، ﻳﻚ اﻟﻤﺎن ﺧﺎك درزﻣﻴﻦ ﻣﺴﻄﺢ در ﺷﺮاﻳﻂ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺗﺤﺖ ﺗﻨﺶ ﻫﺎي‬ ‫ﺟﺎﻧﺒﻲ ﺣﺎﺻﻞ از وزن ﻻﻳﻪ ﻫﺎي ﺑﺎﻻ ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮد. درﻫﻨﮕﺎم اﻋﻤﺎل ﺗﻨﺶ ﻫﺎي ﺳﻴﻜﻠﻲ ﺑﻪ ﻳﻚ اﻟﻤﺎن ﻣﺎﺳﻪ ﺳﺴﺖ، ﺗﻤﺎﻳﻞ ﺑﻪ‬ ‫ﺗﺮاﻛﻢ ودرﻧﺘﻴﺠﻪ ﻛﺎﻫﺶ ﺣﺠﻢ درآن اﻟﻤﺎن وﺟﻮد دارد. اﮔﺮزﻣﺎن ﺑﺎرﮔﺬاري ﺑﺴﻴﺎرﻛﻤﺘﺮاز زﻣﺎن ﻻزم ﺑﺮاي زﻫﻜﺸﻲ وﺧﺮوج آب‬ ‫ﺑﺎﺷﺪ، اﻣﻜﺎن ﻛﺎﻫﺶ ﺣﺠﻢ در زﻣﺎن ﻛﻮﺗﺎه اﻳﺠﺎد ﻧﺸﺪه ودرﻧﺘﻴﺠﻪ دروﺿﻌﻴﺖ ﺗﻨﺶ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮاﺗﻲ اﻳﺠﺎد ﻣﻲ ﺷﻮد، اﻳﻦ‬ ‫ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺷﺎﻣﻞ ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﺑﻴﻦ ذرات و اﻓﺰاﻳﺶ ﻓﺸﺎرﻣﻨﻔﺬي ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﻘﺪار ﻓﺸﺎرﻣﻨﻔﺬي اﻳﺠﺎدﺷﺪه ﺑﻪ‬ ‫وﺿﻌﻴﺖ ﻓﺸﺮدﮔﻲ، ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﻛﺎﻫﺶ ﺣﺠﻢ اﻟﻤﺎن در اﺛﺮﺑﺎرﮔﺬاري، ﺷﺪت ودوام ﺑﺎرﮔﺬاري ﺑﺴﺘﮕﻲ ﭘﻴﺪا ﻣﻲ ﻛﻨﺪ.‬

‫اﮔﺮ ﻣﺎﺳﻪ ﺑﻪ اﻧﺪازه ﻛﺎﻓﻲ ﺳﺴﺖ وﺷﺪت ﺑﺎرﮔﺬاري ﺑﻪ اﻧﺪازه ﻛﺎﻓﻲ ﺑﺰرگ ﺑﺎﺷﺪ، ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﻓﺸﺎرﻣﻨﻔﺬي ﻣﻌﺎدل ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ‬ ‫اوﻟﻴﻪ ﺑﻴﻦ ذرات ﺷﻮد.دراﻳﻦ ﻟﺤﻈﻪ ﻧﻴﺮوﻫﺎي ﺑﻴﻦ ذرات از ﺑﻴﻦ رﻓﺘﻪ وذرات ﺑﺼﻮرت ﻣﻌﻠﻖ وﻏﻮﻃﻪ ور ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻧﺪ، ﺑﻪ ﻳﻚ‬ ‫ﭼﻨﻴﻦ وﺿﻌﻴﺘﻲ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﮔﺮوﻫﻲ از ﻣﺤﻘﻘﻴﻦ اﻋﺘﻘﺎد دارﻧﺪ ﻛﻪ دراﻳﻦ وﺿﻌﻴﺖ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ذرات ﺑﻪ ﺣﺪاﻗﻞ رﺳﻴﺪه‬ ‫وﺟﺴﻢ درﻳﻚ ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ،ﺗﻨﺶ ﺑﺮﺷﻲ وﺣﺠﻢ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻄﻮر ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮﺷﻜﻞ ﻣﻲ دﻫﺪ. ﭘﺲ ازاﻳﺠﺎد رواﻧﮕﺮاﻳﻲ، ذرات ﻣﺠﺰاي‬ ‫ﻣﺎﺳﻪ درآب رﺳﻮب ﻛﺮده وﭘﺲ از اﺗﻤﺎم رﺳﻮب ﮔﺬاري، ﻣﺎﺳﻪ درﻳﻚ وﺿﻌﻴﺖ ﻣﺘﺮاﻛﻢ ﺗﺮ ﻗﺮارﻣﻲ ﮔﻴﺮد. درﺷﻜﻞ 1-2 ﺳﻪ‬ ‫ب(درﻫﻨﮕﺎم رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ج(ﭘﺲ از رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ، ﻧﻤﺎﻳﺶ داده ﺷﺪه اﺳﺖ. دراﻳﻦ‬ ‫وﺿﻌﻴﺖ ﻣﺨﺘﻠﻒ: اﻟﻒ(ﻗﺒﻞ از رواﻧﮕﺮاﻳﻲ‬ ‫ﺷﻜﻞ درﺟﻪ داﺧﻠﻲ، ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ذرات ودرﺟﻪ ﺑﻴﺮوﻧﻲ، ﺗﻨﺶ ﻛﻞ ذرات را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻨﺪ.‬ ‫ﺧﺎﻛﻬﺎي واﻗﻌﻲ ﺑﺴﻴﺎر ﭘﻴﭽﻴﺪه ﺗﺮﻫﺴﺘﻨﺪ زﻳﺮا ازروي ﻫﻢ ﻗﺮارﮔﺮﻓﺘﻦ ﻧﺎﻣﻨﻈﻢ ذرات ﺑﺎ اﻧﺪازه ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﺸﻜﻴﻞ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ.‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺣﺘﻲ زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﺧﺎك ﻣﺘﺤﻤﻞ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻠﻬﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﻲ ﺷﻮد،ﺗﻤﺎﻣﻲ ﻧﻘﺎط ﺗﻤﺎس ذرات ﻳﻜﺒﺎره ازﺑﻴﻦ ﻧﻤﻲ رود.‬ ‫ﺑﻌﻀﻲ از ذرات ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﺗﻤﺎس ﺧﻮد را ازدﺳﺖ داده، اﻣﺎ ﺑﻘﻴﻪ ﺑﻌﻨﻮان ﺑﺨﺸﻲ از اﺳﻜﻠﺖ ﺧﺎك ﺗﻤﺎس ﺧﻮد راﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ‬ ‫ﻫﻨﻮز ﺣﻔﻆ ﻧﻤﺎﻳﻨﺪ.‬

‫دراﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ اﺿﺎﻓﻪ ﻓﺸﺎر ﻣﻨﻔﺬي ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ ﺗﻌﺪاد ﻧﺴﺒﻲ ﻧﻘﺎط ﺗﻤﺎس از ﺑﻴﻦ رﻓﺘﻪ، ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲ ﺷﻮد. درﻫﻤﻴﻦ زﻣﺎن ﺑﺨﺶ ﻫﺎﻳﻲ‬ ‫ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ ﺗﻤﺎس ذرات در آﻧﻬﺎ ﺑﺮﻗﺮارﺑﻮده ودر ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﺨﺸﻲ از ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ در آﻧﻬﺎ ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد.‬ ‫ﻓﺮاﻳﻨﺪ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﺎﻛﻬﺎ ﺑﺼﻮرت ﻛﻤﻲ ﺑﺮﺣﺴﺐ ﻧﺴﺒﺖ ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي ‪ u‬ﺑﻪ ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ﻗﺎﺋﻢ اوﻟﻴﻪ‪ σ‬ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲ ﺷﻮد.‬ ‫اﮔﺮ ﺗﻤﺎﻣﻲ ﺗﻨﺶ ﻣﻮﺛﺮ ‪ σ‬ﻗﺒﻞ از ﺑﺮش ﻛﻪ در اﺻﻞ ﻣﻴﺎن ﻧﻘﺎط ﺗﻤﺎس ذرات رد وﺑﺪل ﻣﻲ ﺷﻮد، درﻫﻨﮕﺎم ازﺑﻴﻦ رﻓﺘﻦ‬ ‫‪ u= σ‬ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. دراﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﻧﺴﺒﺖ ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي‬ ‫ﻧﻘﺎط ﺗﻤﺎس ذرات ﺑﻪ آب ﻣﻨﻔﺬي ﻣﻨﺘﻘﻞ ﺷﻮد،در اﻳﻨﺼﻮرت‬ ‫ﺷﻮد.‬ ‫ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ وﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﺗﻐﻴﻴﺮﺷﻜﻞ ﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎﻛﻬﺎي اﺷﺒﺎع ﻛﻪ ﻣﺘﺎﺛﺮ از زﻟﺰﻟﻪ ﻫﺎ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ، اﺻﻮﻻ ﺑﻮﺳﻴﻠﻪ ﻓﺸﺎر آب‬ ‫ﻣﻨﻔﺬي ﻣﺸﺨﺺ ﻣﻲ ﮔﺮدﻧﺪ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻦ ﻣﻮﺿﻮع ﻛﻪ ﺑﻪ ﻫﺮﺣﺎل ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺮﺷﻲ و ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎﻛﻬﺎ‬ ‫ﺗﺎﺑﻊ داﻧﺴﻴﺘﻪ آﻧﻬﺎ ﻧﻴﺰ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ، ﺣﺎﺋﺰ اﻫﻤﻴﺖ ﺑﺴﻴﺎر اﺳﺖ. ﻫﻨﮕﺎﻣﻲ ﻛﻪ ﺧﺎك ﻣﺘﺮاﻛﻢ ﺑﺎﺷﺪ، ﺣﺘﻲ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻓﺸﺎر آب ﻣﻨﻔﺬي‬ ‫اﺿﺎﻓﻲ، ﭘﺎﻳﺪاري آن ﺣﻔﻆ ﻣﻲ ﺷﻮد. اﻣﺎ ﻫﻨﮕﺎﻣﻲ ﻛﻪ ﺧﺎك ﺳﺴﺖ ﺑﺎﺷﺪ، درﺻﻮرت اﻓﺰاﻳﺶ ﻧﺴﺒﺖ ﻓﺸﺎر آب ﻣﻨﻔﺬي ازﺣﺪود‬ ‫5,0، ﻧﺎﭘﺎﻳﺪاري ﺑﻮﻗﻮع ﺧﻮاﻫﺪ ﭘﻴﻮﺳﺖ، ﻳﻌﻨﻲ ﻓﺸﺎرآب ﻣﻨﻔﺬي ﺑﺎ ﺗﻤﺎﻳﻞ ﺑﻪ اﻓﺰاﻳﺶ ﻧﺎﮔﻬﺎﻧﻲ ﻣﻮﺟﺐ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﺎك ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ.‬ ‫ﺑﺮاﺑﺮ 1= ‪ u/σ‬ﺧﻮاﻫﺪ ﮔﺮدﻳﺪ. ﺣﺎﻟﺘﻲ ﻛﻪ در آن ﻧﺴﺒﺖ 1= ‪ u/σ‬وﻳﺎ ﻧﺰدﻳﻚ آن ﺑﺎﺷﺪ، ﺣﺎﻟﺖ رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ‬ شود