در این تحقیق ضمن تهیه یک برنامه کامپیوتری به روش اجزاء مجزا از این روش برای بدست آوردن فشار جانبی خاک وارد بر دیوار حایل در حالات محرک و مقاوم و در شرایط استاتیکی و دینامیکی (شبه استاتیکی) استفاده شده است. دراین روش خاک به صورت بلوکهایی که به وسیله فنرهای لاستو - پلاستیک وینکلر در ارتباطند مدل میشود. فنرهای وینکلر شامل فنرهای قائم (فشاری - کششی) و فنرهای برشی هستند. معیار تسلیم فنرهای قائم، ظرفیت کششی و معیار تسلیم فنرهای بوش، معیار موهر - کولمب میباشد. از برترهای این روش بر روش تعادل حدی معمول میتوان توانایی به دست آوردن توزیع فشار در ارتفاع دیوار، عدم نیاز به فرضهای اضافی در مورد نیروی بین قطعات وتنشها روی سطح گسیختگی (تنش بر روی نقاط مختلف سطح گسیختگی یکسان فرض نمی شود) و ارضا کلیه شرایط تعادل و سازگاری، امکان اعمال تدریجی نیرو و جابجایی و مشاهده گسیختگی پیش رونده، توانایی در نظر گرفتن شرایط غیر همگنی خاک و سربارهای مختلف، امکان در نظر گرفتن شتابهای زلزله متفاوت در ارتفاع دیوار، امکان مدلسازی دیوارهای خاک مسلح و نیز قابلیت تعمیم آن به حالت سه بعدی را نام برد.

شکل سطح لغزش ایجاد شده در پشت دیوارهای حائل نقش بسیار مهمی در اندازه توزیع و ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی وارد بر دیوار ایفا می کند. در نظر گرفتن اشکال خطی، دایره ای و مارپیچ لگاریتمی برای سطح لغزش ایجاد شده در پشت دیوارهای حائل مرسوم است. در روش کولمب توزیع فشار جانبی خطی فرض می شود و در نتیجه ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی در یک سوم از پایین دیوار واقع می شود. علیرغم این فرض تعدادی از پژوهش های تجربی توزیع فشار به صورت غیرخطی نشان داده می شود و نقطه اثر نیروی جانبی در مکانی بالاتر از یک سوم ارتفاع دیوار از کف قرار می گیرد. در این مقاله با در نظر گرفتن شکل سطح لغزش به صورتی که در پژوهش های تجربی قبلی دیده شده است و با استفاده از معادلات پلاستیسیته به محاسبه فشار عکس العمل خاک ثابت بر خاک ریز پشت دیوار پرداخته شده است. سپس با روشی جدید نیروی جانبی برآیند، توزیع فشار جانبی و ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی محاسبه می شود. به منظور روشن شدن دقت و توانایی روش موجود، نتایج با روش های تحلیلی دیگر، نتایج آزمایشگاهی و نتایج میدانی به دست موجود مقایسه می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد توزیع فشار جانبی در پشت دیوار حائل به صورت غیرخطی است و نقطه اثر نیروی جانبی برآیند در 0.42 ارتفاع دیوار از کف وارد می شود. هم چنین ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی، تابعیاززاویه اصطکاکداخلی خاک، زاویه اصطکاک دیوار و خاک، و ارتفاع دیوار است.   متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید. لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

طراحی دیوارهای حایل به مقدار فشار محرک اعمالی از طرف خاک ریز پشت دیوار بستگی دارد. لذا تخمین مقدار این فشار یک عامل اساسی در امر طراحی می باشد. در تحقیق حاضر به منظور ارزیابی فشار محرک خاک، ده آزمایش فیزیکی در مقیاس آزمایشگاهی بر روی یک دیوار حایل صلب در حال حرکت انتقالی تحت اثر سربارهای یکنواخت و خاک ریز تک لایه و دولایه انجام شده است. برای بررسی رفتار خاک از فشارسنج های مسطح دایره ای و روش سرعت سنجی تصویری بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که با شروع حرکت انتقالی محرک دیوار مقادیر فشار جانبی خاک به تدریج کاهش می یابند و در شرایط محرک به کم ترین مقدار خود می رسند. در جابه جایی های بزرگ تر از جابه جایی لازم برای حصول وضعیت محرک، پس از کاهش مقدار فشار در پای دیوار مجددا سیر صعودی مقادیر ثبت شده به دلیل از بین رفتن قوس های موضعی ملاحظه می گردد. همچنین توزیع فشار جانبی محرک در ارتفاع دیوار برخلاف تیوری رانکین (Rankine's Theory) غیرخطی می باشد. همچنین مقادیر فشار ثبت شده در پای دیوار به ازای سربارهای برابر با 0 تا 2/1 کیلونیوتن بر مترمربع در خاک تک لایه در وضعیت سکون 65 تا 72 درصد رابطه جکی و در وضعیت محرک انتقالی 52 تا 69 درصد رابطه رانکین می باشد. این مقادیر در خاک ریز دولایه به ترتیب 73 تا 76 درصد و 32 تا 40 درصد می باشند. به علاوه در حین حرکت انتقالی دیوار در وضعیت محرک، تمایز بین ناحیه ثابت و ناحیه گسیختگی به تدریج وضوح بیشتری می یابد.

بسیاری از ساختمان های معمول در مهندسی عمران تحت تاثیر فشار جانبی خاک قرار دارند. دیوارهای زیرزمینی، پایه های پل ها، دیواره های تونلی، دیوارهای مخازن زیرزمینی و غیره از جمله سازه هایی هستند که فشار جانبی جانبی خاک به آنها تاثیر می گذارد. بنابراین، برای محدود کردن این فشار، استفاده از دیوارهای حائل وزنی، طره ای، نیمه وزنی یا سپر ها و دیگر ساختمان های مشابه، معمول است. چنین دیوارها باید یک عامل ایمنی رضایت بخش برای جلوگیری از لغزش و لغزش، و همچنین برای کنترل ظرفیت تحمل بنیادها و کنترل پایداری کلی دیوار و خاک. علاوه بر تحمل بارهای استاتیک، دیوارهای نگهدارنده باید بارگیری را ناشی از نیروهای پویا مانند بارگذاری چرخه ای و همچنین نیروی ناشی از زلزله ایجاد کنند که ممکن است در طی دوره استفاده از این دیوار رخ دهد. برای مدل سازی دیوارهای نگهدارنده وزن در این تحقیق از نرم افزار Plaxis 8. 6 استفاده شده و رفتار دیوار تحت بارگذاری دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که حداکثر جابجایی در بالای دیوار اتفاق می افتد و حداکثر استرس افقی در پایین یک سوم ارتفاع دیوار حائل ایجاد می شود. تجزیه و تحلیل همچنین نشان دهنده وابستگی شدید بین رفتار دیوار نگهدارنده و تغییرات خواص مکانیکی خاک است که پشت آن است. تجزیه و تحلیل با تغییرات خواص مکانیکی خاک و تغییرات ارتفاع دیوار انجام شد و افزایش قابل توجهی در استرس افقی مشاهده شد.