در مقاله حاضر، دو نوع از دیوارهای حائل مرسوم در پروژه های عمرانی (دیوار حائل وزنی و خاک مسلح) در دو ارتفاع مختلف مدنظر قرار گرفته و میزان تغییر شکل و همچنین مدهای تغییر شکل دیوارها در اثر بارگذاری های مختلف انفجار به کمک تحلیل عددی توسط نرم افزار FLAC- 2D مورد مقایسه قرار گرفته است. در تمامی تحلیل های انجام شده مشاهده گردید که دیوارهای خاک مسلح عملکرد به مراتب بهتری (تغییر شکل های کمتر) نسبت به دیوارهای وزنی نشان می دهند. به علاوه مدهای تغییر شکل دو نوع دیوار متفاوت از یکدیگر بوده به طوری که برای دیوارهای وزنی مد غالب تغییر شکل، مد واژگونی، و برای دیوارهای خاک مسلح، برحسب شرایط بارگذاری و ارتفاع دیوار، مدهای تغییر شکل از شکم دادگی دیوار تا واژگونی آن متغیر است. همچنین نتیجه گیری شد که پارامتر نسبت میرایی خاک و فاصله انفجار از دیوار به شدت تغییر شکل دیوار در اثر انفجار را تحت تاثیر قرار می دهند.

در پژوهش حاضر، با ارائه ی مدل مکانیزم رفتاری مجموعه ی خاک دیوار به بررسی عملکرد لرزه یی دیوار حائل در خاک ناهمگن پرداخته شده است. مطالعات تحلیلی در شرایط کرنش صفحه یی با دیوار حائل صلب و خاک ویسکوکشسان خطی انجام شده است. همچنین رفتار مجموعه در دامنه ی تحلیل فشار جانبی وارد بر دیوار حائل، نیروی برشی در سازه ی نگهبان و توزیع لنگر خمشی وارد بر دیوار بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که میزان فشار جانبی وارد بر دیوار با خاک ناهمگن وابسته به محدوه ی تغییرات سرعت موج برشی خاک، بسامد لرزه یی تحریک و پارامترهای هندسی مجموعه است. با افزایش نسبت سرعت موج برشی سطح خاک به سرعت موج برشی کف خاک، محل وقوع بیشینه ی مقدار تنش افقی از 0٫ 55 ارتفاع دیوار به سمت بالاترین نقطه ی آن تغییر می کند. بنابراین اعمال ناهمگنی خاک، تصویر دقیق تری از عملکرد سازه های نگهبان ارائه می دهد و در طراحی آنها موثر خواهد بود.

استفاده از دیوارهای حائل بتنی به دلیل جرم زیاد گزینه مطلوبی برای مقاومت در برابر انفجار است. این دیوارها عموماً به صورت بتن آرمه یا بتن الیافی ساخته می شوند. در این پژوهش اثرات تخریبی انفجار بر دیوار حائل از جنس بتن آرمه و بتن الیافی مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور، دیوار در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و بارهای انفجار متفاوت در فواصل مختلف بر آن اعمال شده است. سپس برای بررسی خرابی حاصل از انفجار، مواد منفجره در سه حالت چسبیده به دیوار، در فاصله یک متری و در فاصله ده متری از دیوار، عمود بر بالاترین نقطه میانی سازه و نیز محل اتصال دیوار و زمین مدل سازی شده­اند. نتایج حاصل از مدل سازی نشان داد که انفجار در محل اتصال دیوار و زمین تأثیرات مخرب تری نسبت به انفجار در بالاترین نقطه دیوار دارد. بارهای منجر به تخریب دیوار بتن آرمه و بتن الیافی در محل اتصال دیوار به زمین، در فاصله چسبیده به آن برابر با 5 کیلوگرم C4 و 10 کیلوگرم TNT و در فاصله یک متری از دیوار برابر با 15 کیلوگرم C4 و 15 کیلوگرم TNT خواهد بود. در فاصله 10 متری از دیوار و در محل اتصال دیوار به زمین، بارهای منجر به تخریب برابر با 60 کیلوگرم C4 و 70 کیلوگرم TNT برای دیوار بتن آرمه و 90 کیلوگرم C4 و 100 کیلوگرم TNT برای دیوار بتن الیافی می باشد. همچنین انفجار در فاصله چسبیده به دیوار و یک متری، تأثیر موضعی بر دیوار داشته و باعث خرابی های موضعی می گردد. این در حالی است که انفجار در فاصله ده متری به علت فاصله زیاد انفجار از دیوار به صورت موضعی عمل نکرده و برای تخریب دیوار در این فاصله ماده منفجره بیشتری لازم است.

پیش بینی میزان جابه جایی و دوران دیوارهای حایل در زمان زلزله همواره یکی از مراحل مهم در طراحی لرزه ای و یا طراحی بر اساس عملکرد در دیوارهای حایل وزنی محسوب می شود. در این مقاله تلاش شده است به روش عددی عملکرد لرزه ای دیوار حایل وزنی تحت بار هارمونیک در شرایط فرکانس تشدید و برای عوامل مختلف و تاثیرگذار مورد بررسی قرار گیرد. متغیرهای مورد بررسی در این تحقیق خاک بستر، خاک ریز، هندسه دیوار، شتاب ارتعاش و فرکانس ارتعاش می باشند. خاک بستر مطابق با آیین نامه 2800 شامل خاک نوع یک تا چهار، خاک ریز پشت دیوار شامل سه نوع خاک دانه ای، هندسه دیوار شامل دیوار 3 و 6 متری و همچنین باری ارتعاشی از نوع هارمونیک سینوسی و در فرکانس اساسی سیستم (مود اول ارتعاش) مورد مطالعه قرار گرفته است تا جابه جایی لرزه ای بالا و پایین دیوار و متناظر با آن دوران تعیین شود. با انجام مدل سازی مختلف جابه جایی لرزه ای و ماندگار دیوار حایل وزنی مورد ارزیابی پارامتریک قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد جابه جایی لرزه ای و ماندگار دیوار در فرکانس اساسی با ارتفاع دیوار و شتاب زلزله نسبت مستقیم دارد اما با مشخصات مکانیکی و سختی خاک ریز پشت دیوار و شتاب متناظر گسیختگی خاک ریز نسبت معکوس دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

به علت بارندگی های شدید، سطح آب زیرزمینی و فشار آب منفذی هر ساله افزایش می یابد که این عامل می تواند باعث شکست شیب های خاکی شود. دیوار حایل یکی از سازه هایی است که جهت افزایش پایداری شیب های خاکی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار SLOPE/W پایداری شیب ها نسبت به شرایط هیدرولوژیکی بحرانی و با استفاده از نرم افزار SEEP/W فشار حفره ای مازادی که باعث ناپایداری دیوار حایل با ارتفاع 10 متر می گردد، مورد بررسی قرار گرفت. پارامتر های مورد مطالعه عبارت اند از: شدت بارش ها، جنس خاک، موقعیت قرارگیری زهکش ها و قطر زهکش ها. هم چنین نوع زهکش ها نیز به عنوان متغیر واقع شد و از دو نوع زهکش افقی و دودکشی استفاده شد. بر اساس نتایج حاصله، در شرایط بارش شدید در خاک های ریزدانه، استفاده از یک زهکش افقی نمی تواند پایداری دیوار حایل را تامین کند. این در حالی است که در شرایط مشابه و در خاک های درشت دانه، پایداری دیوار حایل توسط یک زهکش افقی تامین می شود و زهکش قادر به تخلیه آب مازاد از پشت دیوار خواهد بود. هم چنین نتایج بدست آمده برای زهکش های دودکشی نشان دهنده پایدارسازی دیوار حایل توسط این زهکش ها در بحرانی ترین شرایط می باشد. در رابطه با محاسبه فشار منفذی و گشتاورهای واژگونی روابط بی بعد خطی و غیرخطی رگرسیونی ارایه گردید. روابط رگرسیونی از لحاظ دقت در سطح بالایی قرار دارند و می توان از آنها نتایج قابل قبولی را انتظار داشت.

اگر یک دیوار با ارتفاع بلند به چند دیوار با ارتفاع کوتاه تر تقسیم شود به آن دیوار پله ای( تراس بندی شده) اطلاق می شود. در دیوارهای خاک مسلح زمانی که اجرای دیوار با ارتفاع زیاد مورد نظر باشد به دلیل بالا رفتن هزینه ها بحث اجرای دیوار پله ای می تواند مفید واقع شود. بدین منظور مدل سازی در مقیاس آزمایشگاهی بر روی دیوار خاک مسلح انجام شد تا عملکرد آن ها در هندسه های مختلف مورد مطالعه و ارزیابی قرار گیرد. در این پژوهش تأثیر پارامترهای عرض پله (فاصله افقی پله ها) و تعداد پله ها بر عملکرد دیوار پله ای نسبت به دیوار قائم مورد بررسی قرارگرفته است. در این راستا جمعاً 12 مدل دیوار در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شد و عملکرد آن ها تحت بارگذاری استاتیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در دیوار پله ای با افزایش عرض پله و افزایش تعداد پله ها تغییرشکل های افقی رویه دیوار و نشست پی نواری مستقر بر خاک بالادست دیوار، نسبت به دیوار قائم کاهش و ظرفیت باربری پی نواری افزایش می یابد. با افزایش عرض پله، تغییرمکان افقی رویه دیوار به خصوص در قسمت بالایی دیوار به طور قابل توجهی کاهش می یابد به طوری که مناسب ترین حالت برای اندرکنش دیوار بالایی و پایینی ازلحاظ عملکرد در حالت خاص چهار لایه تسلیح و دیوار یک پله ای، برای شرایط نسبت عرض پله به ارتفاع دیوار برابر 35/0 می باشد.

کاربرد دیوارهای حایل در حفاظت جاده ها، بنادر، تونل ها، کوله پل ها، مرز سواحل و رودخانه ها بسیار زیاد است. پایداری این دیوارها در برابر فشار خاک و سایر نیروهای خارجی یکی از موضوعات مهم مورد بررسی توسط مهندسان در طراحی این دیوارهای می باشد. طراحی دیوار حایل نیازمند بررسی همه جانبه دیوار در شرایط استاتیکی و دینامیکی است بطوریکه در تحلیل دینامیکی، مقدار و موقعیت نیروهای وارده بسیار پیچیده شده که می تواند باعث دوران، جابجایی و در نهایت ناپایداری دیوار شود. در این مقاله به روش عددی و با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS/CAE عملکرد لرزه ای دیوار حایل وزنی تحت بارگذاری هارمونیک سینوسی و تحت فرکانس اساسی و تشدید مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق متغیرهای مختلف شامل مشخصات ساختگاه، نوع خاکریز، هندسه دیوار، شتاب و فرکانس ارتعاش مورد کنکاش و بررسی قرار گرفته اند. نتایج این پژوهش نشان می دهند که با افزایش شتاب بارگذاری، شتاب وارد بر دیوار بصورت خطی افزایش می یابد اما تاثیر مشخصی بر تنش قایم ندارد که می توان چنین استنباط کرد حداکثر تنش قایم دیوار مستقل از شتاب بارگذاری در شرایط تشدید می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند با افزایش ارتفاع دیوار و تراکم خاکریز، تنش قایم و شتاب وارد بر دیوار کاهش می یابد که می تواند در طراحی اقتصادی مورد توجه مهندسان قرار گیرد.

یکی از عوامل اصلی در طراحی دیوارهای حائل، تعیین رانش وارد بر آنها است. در این مقاله برای مطالعه رانش سکون خاک به دیوارهای حائل صلب، مجموعه خاک و دیوار توسط برنامه FLAC دو بعدی مدل سازی می شود. مدل عددی از لحاظ مشخصات هندسی و مکانیکی، با توجه به مدل فیزیکی ساخته شده در آزمایشگاه، تهیه شده و برای کنترل درستی عملکرد آن، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می شود. سپس سربارهای سیکلی با دامنه و فرکانس های مختلف در فواصل متفاوت از دیوار، بر خاک ماسه خشک پشت دیوار اعمال می شود و شکل توزیع رانش وارد بر دیوار، مقدار نیروی برآیند و نقطه اثر آن مورد بررسی قرار می گیرد. تاثیر عوامل مختلف خاک و بارگذاری نیز بر رانش سیکلی مطالعه شده است. نتایج مدل نشان می دهد که توزیع رانش خاک به دیوار حائل تحت اثر سربار، غیر خطی است و مقدار رانش در حالت اعمال بار سیکلی در مقایسه با بار استاتیکی، به طور قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می کند.