ارزیابی آزمایشگاهی عملکرد مهارهای تک و دو صفحه ای و مشاهده تاثیر فواصل بارگذاری در دیوار حائل

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی
2 استایار، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تفرش
چکیده
دیوارهای حائل کاربردهای فراوانی در فعالیت های ژئوتکنیکی دارند که مهار فشار جانبی خاک از اهم کاربرد آن ها است. روش های مختلفی برای مهار دیوارهای حائل وجود دارد که از جمله آن، مهارهای مکانیکی مدفون در خاک می باشد. مهارهای صفحه ای جزء مهارهای مکانیکی بدون دوغاب هستند که در زمینه مقابله با بالازدگی فونداسیون ها، تثبیت توربینهای باد، سکوهای شناور دریایی و مهار خطوط لوله مدفون و مستغرق و... کاربرد وسیعی دارند. در این مقاله به بررسی عملکرد دیوار حائل مهار شده با مهار تک صفحه و دو صفحه تحت بارگذاری کرنش ثابت که شامل میزان ظرفیت باربری دیوار، جابجایی افقی و تاثیر نسبت فاصله پاشنه بارگذاری به ارتفاع دیوار پرداخته شده است. تاثیر موارد مذکور بر روی شکل گوه گسیختگی با روش سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV) مشاهده شده است. با در نظر گرفتن ضریب مقیاس 1/0 و اعمال بارگذاری استاتیکی در شرایط کرنش مسطح محفظه آزمایش با ابعادی به طول 120 سانتی متر، عرض 50 سانتی متر و ارتفاع 80 سانتی متر مدلسازی و ساخته شده است. یک وجه محفظه برای مشاهده عملکرد دیواره در مقابل متغیرهای آزمایش از پلکسی گلس به ضخامت 2 سانتی متر پوشانده شده است. محفظه با خاک ماسه ای بد دانه بندی شده (SP) منطقه صوفیان استان آذربایجان شرقی با وزن مخصوص 67/16 کیلونیوتن بر متر مکعب و زاویه اصطکاک داخلی 28 درجه و با تراکم ثابت به صورت بارش خشک پر شده است. سیستم بارگذاری مکانیکی متشکل از جک بارگذاری کوپل شده با نمایشگر دیجیتال و لودسل با دقت 1/0 گرم بر روی خاک قرار داده شده است، که با چرخش شفت بارگذاری در هر مرحله میزان نیروی وارد شده به پاشنه بارگذاری قابل اندازه گیری است و همچنین میزان باز شدگی جک توسط جابجایی سنج با دقت 1/0 میلی متر اندازه گیری شده است. مرحله اول حالت بدون اعمال بار بوده و عکس اول از سطح خاک فاقد تغییر شکل گرفته شده است. این کار مجموعا در 7 مرحله تا رسیدن به نشست 35 میلیمتری پاشنه بارگذاری ادامه یافته و متعاقب آن عکسبرداری در پایان هر مرحله بارگذاری انجام شده است. بر این اساس کمترین میزان جابجایی افقی و بیشترین ظرفیت باربری مربوط به مهار دو صفحه با سطح یکسان می باشد. افزایش نسبت فاصله پاشنه بارگذاری به ارتفاع دیوار، ظرفیت باربری بیشتر و جابجایی افقی کمتری را در دیواره نشان داده است. بر طبق تحلیل نتایج PIV ، کرنش ذرات خاک پشت دیوار حائل در سطح لغزش بحرانی، در مهار های دو صفحه کوچکتر از مهار تک صفحه بدست آمده است. با کاهش نسبت فاصله پاشنه بارگذاری (D) به ارتفاع دیوار (H) میزان کرنش ذرات خاک به طور چشمگیری افزایش یافته است (عملکرد دیوار حائل ضعیف تر شده است) و با افزایش نسبت فاصله پاشنه بارگذاری به ارتفاع دیوار، تاثیر صفحات مهاری در کنترل جابجایی افقی و افزایش قابلیت باربری افزایش یافته است (عملکرد دیوار حائل بهتر شده است). در همین راستا با کاهش نسبت فاصله پاشنه بارگذاری به ارتفاع دیوار رفتار مهار تک و دو صفحه به هم شبیه تر شده و میزان تاثیر گذاری آن ها بر عملکرد دیواره با تفاوت کمی در کرنش ذرات خاک مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

[1] b.m. Das & Shukla. 2013 Earth anchors, J. Ross Publishing. [2] Y. Yang & H. Yu. 2010 Finite element analysis of anchor plates using non-coaxial models, Journal of Rock mechanics and geotechnical engineering, 2(2) 178-187. [3] B. Singh & B. Mistri. 2011 A study on load capacity of horizontal and inclined plate anchors in sandy soils, Int J Eng Sci Technol, 3(9) 6914-6922. [4] S. Bildik, M. Laman & M. Suleiman. 2013 Uplift behavior of anchor plates in slope, pp. 1795-1803. [5] H. Aldaikh, J. K

نویسندگان English

Seyed Shayan Azadimanesh 1
Hamidreza Saba Saba 2
Amirali Zad 1
1 PhD Candidate
2 Assistant professor
چکیده English

Retaining walls have many applications of geotechnical activities, the most important of which is the control of lateral soil pressure. There are several methods for restraining retaining walls, including mechanical restraints buried in the soil. Plate anchors are categorized as the no-grout mechanical anchors ith the capabilities such as withstanding foundation uplift, stabilizing wind turbine and marine platforms, and anchoring submerged and buoyant pipelines. In this paper, the performance of the retaining wall restrained by single-plate and double-plate restraint under constant strain loading, which includes the load-bearing capacity of the wall, horizontal displacement and the effect of loading heel distance to wall height, is investigated. The effect of the mentioned cases on the shape of the wedge rupture has been observed by particle image velocimetry (PIV) method. Taking into account the scale coefficient of 0.1 and applying static loading in plane strain conditions, the test chamber with dimensions of 120 cm in length, 50 cm in width and 80 cm in height has been modeled and constructed. One side of the chamber is covered with 2 cm thick Plexiglas to observe the performance of the wall against the test variables. The chamber is filled with poorly graded sandy soil (SP) of Sufyan region of East Azerbaijan province with a specific weight of 16.67 kN / m3 and an internal friction angle of 28 ° and a constant density in the form of dry precipitation. The mechanical loading system consists of a loading jack coupled with a digital display and a load cell with an accuracy of 0.1 g placed on the ground, which can be measured by rotating the loading shaft at each stage, the amount of force applied to the loading heel and also The opening of the jack is measured by a displacement gauge with an accuracy of 0.1 mm. Accordingly, the lowest horizontal displacement and the highest bearing capacity are related to the control of two plates with the same surface. The first step is without load and the first image is formed from the soil surface without deformation. This work was continued in a total of 7 steps until reaching a settlement of 35 mm of the loading heel, followed by shooting at the end of each loading stage. Accordingly, the lowest horizontal displacement and the highest bearing capacity are related to the double plate with the same surface. Decreasing the ratio of loading heel distance to wall height has shown more load-bearing capacity and less horizontal displacement in the wall. According to the analysis of PIV results, the particle strain at the critical slip surface is obtained in double plate inhibitions smaller than the single plate inhibition, and by reducing the ratio of loading heel distance (D) to wall height (H), the amount of soil particle strain has increased significantly (the performance of the retaining wall has weakened) and by increasing the ratio of loading heel distance to wall height, the effect of inhibitory plates in control Horizontal displacement and increased bearing capacity (retaining wall performance has been improved). In this regard, by reducing the ratio of loading heel distance to wall height, the restraint behavior of single and double plates has become more similar and their effect on wall performance has been observed with a slight difference in the strain of soil particles.

کلیدواژه‌ها English

Single and double plate anchor
Retaining Wall
constant strain loading
Particle Image Velocimetry
Experimental modeling
[1] b.m. Das, Shukla, Earth anchors, J. Ross Publishing, (2013).
[2] R. Merifield, S. Sloan, The ultimate pullout capacity of anchors in frictional soils, Canadian geotechnical journal, 43(8) (2006) 852-868.
[3] Y. Yang, H. Yu, Finite element analysis of anchor plates using non-coaxial models, Journal of Rock mechanics and geotechnical engineering, 2(2) (2010) 178-187.
[4] P. Ravichandran, K. Ilamparuthi, M.M. Toufeeq, Study on uplift behaviour of plate anchors under monotonic and cyclic loading in geo-grid reinforced sand bed, in: Proceedings of the 12th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics (IACMAG), 2008, pp. 1-6.
[5] B. Singh, B. Mistri, A study on load capacity of horizontal and inclined plate anchors in sandy soils, Int J Eng Sci Technol, 3(9) (2011) 6914-6922.
[6] S. Bildik, M. Laman, M. Suleiman, Uplift behavior of anchor plates in slope, in: Geo-Congress 2013: Stability and Performance of Slopes and Embankments III, 2013, pp. 1795-1803.
[7] H. Aldaikh, J. Knappett, M. Brown, S. Patra, Evaluation of monotonic ultimate pull-out capacity of plate anchors in sand, Advances in Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 3 (2014) 291-297.
[8] H. Niroumand, K.A. Kassim, Uplift Response of Irregular Shape Anchor in Sand, Soil Mechanics and Foundation Engineering, 51(1) (2014) 23-28.
[9] A. Hanna, A. Foriero, T. Ayadat, Pullout capacity of inclined shallow single anchor plate in sand, Indian Geotechnical Journal, 45(1) (2015) 110-120.
[10] M.J. Moghadam, A. Zad, N. Mehrannia, N. Dastaran, Experimental study on the performance of plate anchor retaining walls, International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, 19(3) (2019) 128-140.
[11] D.J. White, W. Take, M. Bolton, Measuring soil deformation in geotechnical models using digital images and PIV analysis, in: 10th international conference on computer methods and advances in geomechanics, 2001, pp. 997-1002.
[12] A.R. Tognon, R.K. Rowe, R.W. Brachman, Evaluation of side wall friction for a buried pipe testing facility, Geotextiles and Geomembranes, 17(4) (1999) 193-212.
[13] Acceptance Helical Pile Systems and Drvices, International Code Criteria for Council Evaluational Services (ICC-ES).
[14] D.M. Wood, Geotechnical modelling, CRC press, 2003.