تحـلیل عددی اثر ترک‌خوردگی بسـترهای ماسه‌ای در مسیرهای با بارگذاری سبک و روستایی محدوده‌ی محور یزد-بافق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشیار، بخش ژئوتکنیک و راه، دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

10.22034/road.2022.316329.2004

چکیده

امروزه یکی از برنامه‌های مهم مدیریت راه در سراسر جهان توسعه راه‌های دسترسی است؛ چراکه راه‌های دسترسی روستایی برقرارکننده ارتباطات اجتماعی و جمعیتی بین روستاها و شهرها و عامل مهم در گسترش تجارت و بازرگانی است. ازآنجایی‌که بخشی وسیعی از سطح کشور را ماسه‌ها پوشانده است؛ اکثر راه‌های دسترسی بر روی خاک بستر ماسه‌ای اجرا می‌شوند و یکی از مهمترین مشکلهای راه‌های دسترسی ایجادشده بر روی بستر ماسه‌ای، ترک‌های موضعی است. ازاین‌رو این پژوهش به‌منظور تحـلیل عددی اثر ترک‌خوردگی بسـترهای ماسه‌ای در مسیرهای با بارگذاری سبک و روستایی در محدوده‌ی محور یزد-بافق انجام‌شده است. در این پژوهش نمونه‌های از خاک ماسه‌ای محدوده محور یزد- بافق برداشت شد و تعدادی از نمونه‌ها نیز تثبیت شد. سپس مشخصات نمونه‌های خاک تثبیت‌شده و تثبیت نشده در نرم‌افزار پلکسیس وارد و در دو حالت ترک موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد در اثر بارگذاری بر روی راهی با خاک بستر ماسه‌ای دارای ترک، روسازی دچار نشست زیادی (بیش‌ازحد مجاز) می‌شود اما تثبیت خاک بستر ماسه به‌صورت چشمگیری باعث کاهش نشست می‌شود؛ به‌طوری‌که در ترکی با عرض ۲ و عمق ۱۰ میلی‌متر (عمق و عرض ثابت) میزان نشست بعد از تثبیت ۵۹ درصد نسبت به قبل از تثبیت کاهش‌یافته است. همچنین نتایج نشان می‌دهد که محل‌هایی از جاده‌های کم ترافیک که دارای ترک‌های عمیق‌تر هستند بایست در مقایسه با مناطق دارای ترک‌هایی با عمق کم ولی بازشدگی بیشتر، با اولویت بالاتری مرمت و بهسازی شوند.

کلیدواژه‌ها


آقاجانی، ح. و چشمالوس، س.، (1400)، "بررسی تاثیر گسترش راههای روستایی بر شاخص فقر روستایی در استان های ایران"، فصلنامه جغرافیا و برنامه ریزی، دوره ۲۵، شماره ۷۵، ص.33-17.
-آیین­نامه طرح هندسی راه‌های ایران (نشریه ۴۱۵­)(۱۳۹۱)،" سازمان مدیریت و برنامه ریزی".
-ارشدنژاد، ش.، (2019)، "الگوریتم سلسله مراتبی SBMR برای انتخاب بهترین راه دسترسی به معادن"، فصلنامه جاده، دوره ۲۷، شماره۹۸, ص.166-157.
-انتظارالمهدی، م. م.و پژوهان، م.، (1395)، "تثبیت خاک با فناوری نانو"، کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی.
-باطنی، ع.، جلالیان، ا.، پدیدار، م.، و معصومی، ا.، (1396)، "بررسی اثر الیاف پلی پروپیلن و رزین پلی وینیل استات در تثبیت خاک شرق اصفهان"، دومین همایش بین المللی
افق­های نوین در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی و مدیریت فرهنگی شهرها.
-باغبان شوکت آباد، ر.، توفیق، و. و توفیق، م.، (۱۳۹۹)، "تثبیت خاک ماسه‌ای با ژئوپلیمر بر پایه نانو مواد و پوزولان تفتان"، نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, دوره ۵۲، شماره۹، ص.2378-2357.
-فیروزآبادی، ح. ح.­، خبیری،م.م­، و برخورداری، ک، .(­۱۳۹۹)، "بررسی امکان سنجی تثبیت خاک بستر راه مناطق کویری
با پساب صنایع سرامیک"، یازدهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، تهران.
-بخشی­، م.م.، آیتی، ب.، و گنجی دوست، ح.، (۱۳۹۹)، "بررسی تثبیت خاک با استفاده از نانو پلیمر پلی‌لاتیس (مطالعه موردی: منطقه حسین‌آباد میش مست استان قم)، نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, دوره ۵۲، شماره ۱۲، ص.18.
-حسنی، ا.، یثربی، س. ا.، و صالحی، م.، (۱۳۸۳)، "ساخت راه در بستر ماسه­ای روان با استفاده از پوزولان و آهک"، پژوهشنامه حمل و نقل، دوره۱، شماره۱.
-حیدری فیروزآبادی، ح.، و خبیری، م.م.، (۱۳۹۶)، "مطالعه اثر تغییر مشخصات تراکم خاک بستر و اصطکاک بین لایه­ای برعکس العمل روسازی به روش عددی، نهمین همایش قیر و آسفالت ایران.
-خالقیان، م.، و صبا، ح. ر.، (۱۳۹۸)، "بررسی پارامترهای خاک­های ماسه­ای رسدار تثبیت شده با آهک و نانو پلیمر پلی وینیل استات"، دومین کنفرانس عمران، معماری و شهرسازی کشورهای جهان اسلام.
-خبیری، م.م. و مجیدی شاد، م. م.، (1398)، "ارزیابی خصوصیات عملکردی روسازی آسفالتی بر روی بسترهای ماسه‌ای با اختلاط الیاف طبیعی و امولسیون پلی‌اورتان".
-خبیری، م.م. و بلوچ سیرگانی، پ.، (۱۳۹۷)، "طراحی روسازی قابل اطمینان در مواقع بحرانی با مقاوم سازی خاک بستر با کاربرد ژئوپلیمر و بررسی به روش مدلسازی عددی"، اولین کنفرانس ملی نقش مهندسی عمران در کاهش مخاطرات.
-خبیری، م.م.، مجیدی شاد، م. و غفوری فرد، ز.، (۱۳۹۹)، "بررسی عملکرد خاک بستر ماسه­ای بهسازی شده با رزین اپوکسی درکنترل خرابی شیارشدگی روسازی آسفالتی"، دوازدهمین همایش قیر و آسفالت ایران.
-خوشدل سنگده، م. نگهدار، ع.، و قویدل، ا.، (۱۴۰۰)، "بررسی عملکرد تثبیت بیولوژیکی خاک به کمک نانو‌سیلیس"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز.
-ذوالفقاری­فر س. و سوزنی، م.، (۱۳۹۵)، "بررسی روش­های مختلف تثبیت خاک در روسازی راه"، سومین کنگره علمی پژوهشی افق های نوین در حوزه مهندسی عمران، معماری، فرهنگ و مدیریت شهری ایران.
-سبحانی آبی بیگلو، م. و حمیدی، ا.، (۱۳۹۸)، "بررسی کارایی ماسه مسلح با ترکیب سیمان و ضایعات ظروف یکبارمصرف در بستر راه­ها"، چهارمین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران.
-سرفراز، س.، خبیری، م. و مهرنهاد، ح.، (۱۴۰۰)، "بررسی تاثیر نانوسلولز در اصلاح مشخصات مکانیکی و تغییر حجم خاک بستر ماسه­ای-لای­دار در کنترل گسیختگی موضعی آن، مهندسی زیر ساخت­های حمل و نقل، دوره ۷، شماره۱.
-عاطفی فرد، م. خیری، م.، داوودی، س.، آزاد فلاح، ع.، و بهنیا، س.، (۱۳۹۵)، "مروری اجمالی بر مهمترین روش­های بهسازی و تثبیت خاک­های مختلف"، دومین کنفرانس بین المللی تحقیقات در عمران، معماری و شهرسازی و محیط زیست پایدار.
-عباسی، م.، عظیمی، ن.، و جلیلوند، م. (۱۳۹۲)، "واکاوی آثار اقتصادی اجتماعی راههای روستایی بر توسعه پایدار­)، مطالعه موردی استان کرمانشاه، کنفرانس علوم کشاورزی و محیط زیست.
-کامبوزیا، ن.، عامری، م. و حسینیان، س. م.، (۱۴۰۰)، "بررسی عوامل موثر در شدت تصادفات راه­های روستایی گیلان جهت تعیین موثرترین عوامل و ارایه راهکارهای ایمنی، فصلنامه جاده"، دوره ۲۹، شماره ۱۰۶، ص.128-115.
-کرمی، ا. ا. رحیمی حسن آباد، ا.، فتاحیان، س.، و صبوری، ر.، (۱۳۹۸)، "تثبیت خاک­های ماسه ای مسئله دار با استفاده از مسلح کننده ها. ششمین کنفرانس ملی پژوهشهای کاربردی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت شهری و پنجمین نمایشگاه تخصصی انبوه سازان مسکن و ساختمان استان تهران.
-کریمیان، ا.، حسنلوراد، م.، و کریمی، غ.، (۱۳۹۷)، "تثبیت زیستی ماسه به روش تزریق سطحی"، مهندسی عمران امیرکبیر (امیرکبیر)، دوره۵۰،شماره۴، ص.746-735.
-کلاتی مقدم، ف. محتشمی، ت. و بذرافشان مقدم، ب.، (۱۳۹۸)، "الگوی بهینه حمل و نقل صیفی­جات در شبکه
راه­های روستایی استان خراسان رضوی، فصلنامه راهبردهای توسعه روستایی.
-هوشیار، ا. و رستمی، و.، (۱۳۹۷)، "استفاده از ضایعات پلاستیکی یکبار مصرف در بهبود ظرفیت باربری خاک‌های دانه‌ای"، مهندسی عمران امیرکبیر، دوره ۵۰ شماره ۴،
ص.764-755.
-نظامی، و. خرقانی، س. و مهران نیا، ن.، (۱۳۹۶)، "مدل­سازی عددی خاک دانه­ای به سازی شده به روش بیولوژیکی در بستر راه"، دوره ۳۰، شماره ۲، ص. 118-109.
-یوسفی، س. ش.، طبرسا، ع.، و باقری، ی.، (۱۳۹۹)، "تاثیر دما بر رفتار نشست پذیری خاک ریزدانه تثبیت شده با سیمان"، تحقیقات آب و خاک ایران (علوم کشاورزی ایران)، دوره ۵۱، شماره ۱۲، ص.3221-3235.
-Abdellatif, S. E., (2013), "Three-dimensional finite element analysis of treated sediment base cracked flexible pavement", International Conference on Civil, Transport and Environment Engineering, Penang (Malaysia).
-Afrakoti, M. T. P., Choobbasti, A. J., Ghadakpour, M., & Kutanaei, S. S., (2020), Investigation of the effect of the coal wastes on the mechanical properties of the
cement-treated sandy soil. Construction and Building Materials, 239, 117848.
-Afrin, H. (2017), "A review on different types soil stabilization techniques", International Journal of Transportation Engineering and Technology, 3(2), pp.19–24.
-Ahmed, A., Hossain, M. S., Bin Alam, M. J., & Khan, M. S., (2018), "Moisture and Matric Suction Behavior in Unsaturated Subgrade through Field Instrumentation and Numerical Modeling. In PanAm Unsaturated Soils 2017, pp. 226–235.
-Amhadi, T. S., & Assaf, G. J., (2021), "Improvement of Pavement Subgrade by Adding Cement and Fly Ash to Natural Desert Sand", Infrastructures, 6(11), pp.151.
-Andavan, S., & Kumar, B. M., (2020), "Case study on soil stabilization by using bitumen emulsions-A review. Materials Today: Proceedings", 22, pp.1200–1202.
-Anggraini, V., (2015), "Reinforcement Effects of Nano-Modified Coir Fibres on Lime-Treated Marine Clay", Ph. D. Thesis, Universiti Putra Malaysia (UPM), Seri Kembangan, Selangor.
-Asefzadeh, A., Hashemian, L., & Bayat, A. (2017), "Characterization of permanent deformation behavior of silty sand subgrade soil under repeated load triaxial tests", Transportation Research Record, 2641(1), pp.103–110.
-Asher, S., & Novosad, P., (2020), "Rural roads and local economic development", American Economic Review, 110(3), pp.797–823.
-Behnood, A., (2018), "Soil and clay stabilization with calcium-and non-calcium-based additives: A state-of-the-art review of challenges, approaches and techniques", Transportation Geotechnics, 17, pp.14–32.
-Brinkgreve, R. B. J., Kumarswamy, S., Swolfs, W. M., Waterman, D., Chesaru, A., Bonnier, P. G., & others, (2016), PLAXIS 2016. PLAXIS Bv, the Netherlands.
-Choobbasti, A. J., Samakoosh, M. A., & Kutanaei, S. S., (2019), "Mechanical properties soil stabilized with nano calcium carbonate and reinforced with carpet waste fibers", Construction and Building Materials, 211, pp.1094–1104.
-Gowthaman, S., Iki, T., Nakashima, K., Ebina, K., & Kawasaki, S., (2019), "Feasibility study for slope soil stabilization by microbial induced carbonate precipitation (MICP) using indigenous bacteria isolated from cold subarctic region", SN Applied Sciences, 1(11), pp.1–16.
-Hoang, T., Alleman, J., Cetin, B., Ikuma, K., & Choi, S. G., (2019), "Sand and silty-sand soil stabilization using bacterial enzymeinduced calcite precipitation (BEICP)", Canadian Geotechnical Journal, 56(6), pp.808–822.
-Kalkan, E., (2020), "A Review on the Microbial Induced Carbonate Precipitation MICP for Soil Stabilization", International Journal of Earth Sciences Knowledge and Applications, 2(1), pp.38–47.
-Mahima, D., & Sini, T., (2021), "Performance evaluation of demolition waste infilled geocell-reinforced subgrade by flexural and rutting analysis", Road Materials and Pavement Design, pp.1–16.
-Majumder, M., & Bhattacharyya, S., (2021), "Mechanical Stabilization of Subgrade Using Sand Cement Mixture", In Transportation, Water and Environmental Geotechnics (pp. 171–175, Springer.
-Mishra, A. P., Sahoo, R. R., & Pradhan, P. K., (2021), "Improvement of Clayey Subgrade by Using Ferro-Sand", In Recent Trends in Civil Engineering, pp. 485–499, Springer.
-Mustafa, N. A., Munikanan, V., Zakaria, R., Aminudin, E., Langie, S., Yahya, M., Yusof,  mohammed A., Adzar, J., Syafiq, M., Rashid, A., & others, (2021), "A review on rural roads in Malaysia: Green practice toward socio-economics", International Journal of Modern Social Sciences, 1(1), pp.12–16.
-Patel, H. S., & others, (2013), "Laboratory assessment to correlate strength parameter from physical properties of subgrade", Procedia Engineering, 51, pp.200–209.
-Peng, J., Zhang, J., Li, J., Yao, Y., & Zhang, A., (2020), "Modeling humidity and stress-dependent subgrade soils in flexible pavements", Computers and Geotechnics, 120, 103413.
-Rahgozar, M. A., Saberian, M., & Li, J. (2018), "Soil stabilization with non-conventional eco-friendly agricultural waste materials: An experimental study, Transportation Geotechnics, 14, pp.52–60.
-Rahman, M. S., Podolsky, J. H., & Scholz, T., (2019), "Preliminary local calibration of performance prediction models in AASHTOWare pavement ME design for flexible pavement rehabilitation in oregon", Journal of Transportation Engineering, Part B: Pavements, 145(2), 5019002.
-Wang, X., Tao, J., Bao, R., Tran, T., & Tucker-Kulesza, S., (2018), "Surficial soil stabilization against water-induced erosion using polymer-modified microbially induced carbonate precipitation", Journal of Materials in Civil Engineering, 30(10), 4018267.
-Wu, J. T., & Wu, Y. T., (2020), "Performance Evaluation of Asphalt Pavement with Semi-rigid Base and Fine-sand Subgrade by Indoor Large-Scale Accelerated Pavement Testing", In Accelerated Pavement Testing to Transport Infrastructure Innovation, Springer,
pp. 80–89.