لازم به ذکر است که خصوصیات هندسی ژئوسل ساخته شده اعم از ضخامت لایه‏ی ژئوسل و اندازه‏ی حفرات جز پهنا در بخش مطالعات پارامتریک مورد بررسی قرار می‏گیرد. علت بررسی نشدن پهنای ژئوسل در این تحقیق، پیش‏فرض و محدودیت مدل مخروط مبنی بر محدود کردن سطح مشترک لایه‏ها در داخل یک مخروط است. لذا فرض شده که پهنای لایه‏ی ژئوسل برای کلیه‏ی مراحل کافی و بیش‏تر از قطر دیسک مجازی واقع بر سطح مشترک لایه‏هاست.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

مدل‏سازی لایه‏ی ژئوسل به‏صورت خاک معادل
در این پژوهش روش مخروط برای تحلیل پی‏های سطحی مستقر بر خاک مسلح به کار گرفته شده است. برای این کار لازم است ترکیب مسلح ژئوسل و خاک پر‏کننده به صورت یک لایه‏ی خاک با خصوصیات مربوط به آن معادل‏سازی شود. چگونگی این معادل‏سازی در ادامه توضیح داده می‏شود.
به منظور تحلیل خاک مسلح با بهره گرفتن از روش مخروط، لازم است مدول یانگ بخشی از خاک که توسط لایه‏های ژئوسل محصور شده است، با بهره گرفتن از روشی که در ادامه تشریح می‏شود محاسبه شده و سپس در مدل مخروط به کار گرفته شود.
معادل‏سازی مجموعه‏ی خاک محصور و ژئوسل به صورت یک لایه‏ی خاک معمولی به‏ قسمی ‏که خصوصیات هر دو قسمت را شامل شود، در قالب فرمولی تجربی برای مدول یانگ خاک مسلح، از مدل مرکب معادل پیشنهاد شده توسط لاتها استفاده می‏شود [۵۳]. این مدل براساس آزمایش‏های سه‏بعدی راجاگوپال و همکارانش ‏(۱۹۹۹) روی ماسه‏ی محصور در یک و چند ژئوسل ساخته شده از ژئوسنتتیک‏های مختلف [۲۷] توسعه یافته است.
مدول یانگ خاک مسلح با ژئوسل، وابسته به تنش بوده و همچنین متاثر از مشخصات مصالح پر‏کننده شبکه‏های ژئوسل می‏باشد. این مدول بسته به خصوصیات خاک محصور‏شده در شبکه‏های ژئوسل و ماده‏ی سازنده‏ی ژئوسل براساس آزمایشات فشاری سه محوری انجام شده روی خاک محصور در ژئوسل، مطابق رابطه‏ی تجربی زیر به دست می‏آید [۵۳]:

مدول یانگ خاک مسلح با ژئوسل E_g براساس سختی معادل لایه‏ی ژئوسل K_r و تنش افقی متوسط در وسط ارتفاع لایه‏ی ژئوسلσ_۳ به‏دست آمده است که خود وابسته به پارامتر‏هایی هستند.
پارامتر K_r سختی معادل لایه‏ی ژئوسل است که وابسته به سختی خاک غیرمسلح پرکننده‏ی ژئوسل، مدول سکانت ماده‏ی ژئوسلM و پارامتر اندرکنشی است که نشان‏دهنده‏ی اثر اندرکنش چندین سلول مجاور در لایه‏ی ژئوسل می‏باشد. معادله‏ی غیرخطی زیر بیان‏کننده‏ی پارامتر مدول یانگ خاک مسلح با ژئوسل براساس مدول سکانت ماده ژئوسل و پارامتر مدول یانگ خاک غیرمسلح است [۵۳]:

پارامتر مدول K_e در رابطه‏ی بالا متناظر با عدد مدول^[۵۹] در مدل هایپربولیک^[۶۰] پیشنهاد شده توسط دونکن و چانگ^[۶۱] است [۵۴].
معادله‏ی فوق از آنالیز رگرسیون داده‏های حاصل از آزمایش‏های سه‏محوری روی ژئوسل‏های تک و چندتایی ساخته شده از ژئوسنتتیک‏های مختلف به‏دست آمده است. ضرایب موجود در معادله‏ی بالا وابسته به نوع خاک و اندرکنش بین سلول‏های مختلف در لایه است. مقادیر ۲۰۰ و ۱۶/۰ برای ماسه‏ با تراکم متوسط محصور در یک لایه‏ی ژئوسل‏ معتبر است به‏طوری که هر سلول با بیش از ۴ سلول احاطه شده باشد [۲۷]. مزیت اساسی استفاده از معادله‏ی بالا این است که برای هر نوع ماده‏ی ژئوسل، عدد مدول معادل با یک جایگزینی ساده‏ی مقدار مدول سکانت M به‏دست می‏آید.
تنش افقی متوسط σ_۳ معرفی شده در رابطه‏ی (۴-۲۴) براساس حاصل جمع دو تنش افقی ناشی از محل قرار‏گیری لایه‏ی ژئوسل در عمق و مقدار تنش محصورکننده اضافی ناشی از اثر غشایی ژئوسل برحسب kPa است. تنش افقی ناشی از محل قرار‏گیری لایه‏ی ژئوسل در عمق، از رابطه‏ی‏ شناخته‏شده‏ی مکانیک خاک، یعنی حاصل‏ضرب تنش قائم متوسط در وسط لایه‏ی ژئوسل در ضریب فشار جانبی خاک به‏دست می‏آید. مقدار تنش محصورکننده اضافی ناشی از اثر غشایی ژئوسل را نیز می‏توان از رابطه‏ی زیر به‏دست آورد [۲۳]:

که در آن کرنش محوری در شکست، d₀ قطر اولیه معادل تک سلول ژئوسل و M مدول ماده‏ی ژئوسل از آزمایش‏های بار-کرنش متناظر با یک کرنش محوری برابر با فشاری محیطی در ژئوسل است که در جهت محیطی از طریق مکانیزم تنش حلقه در حال بارگذاری کشیده می‏شود. این مقدار M بهتر است از پاسخ بار-کرنش^[۶۲] ماده‏ی ژئوسل، متناظر با کرنش میانگین ۵/۲% به‏دست آید [۱۶].
این فشار محصورکننده‏ی اضافی با بهره گرفتن از «تئوری حلقه» هنکل و گیلبرت (۱۹۵۲) به دست می‏آید. براساس این تئوری نمونه به صورت یک استوانه‏ی قائم تحت تنش‏های فشاری تغییرشکل می‏دهد. آن‏ها عنوان کردند که تحت شرایط سه بعدی کمانش غشاء لاستیکی بسیار محدود است و لذا می‏توان این فرض در نظر گرفت که غشاء لاستیکی به صورت یک پوسته‏ی فشاری مقاوم بیرون از نمونه رفتار می‏کند. از آن‏جا که نسبت پواسون غشاء لاستیکی و خاک داخل نمونه هر دو یکسان است، هیچ‏گونه تنش محیطی در لاستیک ایجاد نخواهد شد و کل نمونه به صورت واحد تغییرشکل می‏یابد؛ اما تحت شرایطی که غشا در برابر نمونه محکم نشده باشد و کمانش رخ دهد، یک تنش حلقه در غشاء لاستیکی ایجاد می‏شود که نتیجه‏ی آن کرنش جانبی نمونه است. این افزایش در تنش محصورکننده به دلیل تنش حلقه‏ای که در غشاء لاستیکی ایجاد می‏شود به صورت رابطه‏ی بالا توسط هنکل و گیلبرت به دست آمده است [۲۳].
بدین ترتیب با بهره گرفتن از مدل مرکب شرح داده شده، لایه‏ی خاک مسلح شده با ژئوسل، به صورت یک لایه‏ی همگن و ایزوتروپیک با مصالح مرکبی که خصوصیات مربوط به سختی و مقاومت آن معادل‏سازی شده است، ساده‏سازی می‏شود.
در نظر گرفتن میرایی مصالح ژئوسل در مدل‏سازی
به طور کلی مطالعات محدودی روی نقش درصد میرایی ژئوسنتتیک‏ها انجام شده است اما در همان مطالعات محدود انجام شده هم، به درصد میرایی مسلح‏کننده به عنوان عامل بهبود دهنده برای خاک مسلح اشاره شده و آزمایشاتی جهت محاسبه‏ی این میرایی انجام گرفته است [۵۵-۵۷]. در مطالعه‏ای که روی پی سطحی واقع بر خاک مسلح با ژئوگرید تحت نیروی زلزله انجام شده، با توجه به شدت و مدت زمان زلزله برای خاک مسلح با ژئوگرید، مقدار درصد میرایی موثر ۵ تا۱۰ گزارش شده است [۵۵].
با بانظر گرفتن این امر که ژئوسل نسبت به ژئوگرید دارای ضخامت و ارتفاع بوده و با بخش بزرگ‏تری از خاک در تماس است، در این تحقیق مقادیر انتخابی بین ۱۰ تا ۳۰ برای درصد میرایی مصالح ژئوسل به صورت پارامتریک بررسی می‏شود. در مواردی که خصوصیات دیگر بررسی می‏شود این مقدار برابر ۲۰ درصد در نظر گرفته می‏شود.
طرح مسئله و ارزیابی آن
در این بخش مدل‏های مخروط معرفی شده برای تعیین تابع امپدانس خاک غیرمسلح به ازای درجه‏ی آزادی عمودی مورد استفاده قرار گرفته است. سپس با بهره گرفتن از مفاهیم ارائه شده در زمینه‏ی معادل‏سازی لایه‏ی تسلیح‏کننده، این مدل برای حالت خاک مسلح تعمیم داده شده است. در نهایت هم پارامتر‏های سختی دینامیکی برای دو خاک مسلح و غیرمسلح با هم مقایسه شده است.
حالت خاک غیرمسلح
در این قسمت ابتدا بستر خاکی که پی سطحی روی آن مستقر است، با بهره گرفتن از روش مخروط برای حالت درجه‏ی آزادی قائم مدل‏سازی می‏شود. بستر خاک غیر مسلح که به صورت شماتیک در شکل۴-۹ نشان داده شده است، شامل یک لایه‏ی خاک ماسه‏ای متراکم و با ضخامت معلوم d=2m قرار گرفته روی محیط نیمه‏بی‏نهایت همگن می‏باشد.
شکل ‏۴‑۹: بستر خاکی مسلح نشده با ژئوسل