مقایسه فنی و اقتصادی روش‌‌های مختلف پایدار‌سازی موقت و دائمی‌ شیروانی‌های خاکی (مطالعه موردی- دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تهران شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد تهران شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

بسیاری از سازه‌های عمرانی مانند راه‌ها و پل‌ها معمولاً بر روی شیروانی‌های خاکی ساخته شده و یا نظیر مخازن سدها و ابنیه­ها مستعد پذیرش خطر از سمت شیروانی‌های محیط مجاور قرار دارند. به این‌‌‌ترتیب لزوم پایدارسازی شیروانی‌ها و روش‌های اجرای آن بیش از پیش اهمیت یافته است. یکی از مسائل مهم در پایدارسازی شیروانی‌ها بویژه در فضاهای شهری، ملاحظاتفنی،اقتصادی، زیست محیطیو محدودیت فضا است، که شرایط ویژه‌ای را بر هر پروژه‌ای تحمیل می‌نماید. بدون شک ارزیابی لرزه‌ای از مهمترین مسائل در مورد شیروانی‌های خاکی بوده و بررسی پایداری دینامیکی و مقاوم‌سازی شیروانی‌ها در برابر خطرات ناشی از زلزله، می‌تواند از تلفات مالی و جانی بسیاری جلوگیری کند.در این مقاله،پایداری شیروانی‌‌های خاکی شمالغرب تهران واقع در سایت دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات که در مجاورت راه‌های دسترسی و سازه‌های مختلف قرار دارند، با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS بر پایه روش اجزاء محدود در حالت استاتیکی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با استفاده از چهار روش تحکیم و پایدارسازی شیب شامل میخکوبی، انکراژ، دیوار خاک مسلح با ژئوگرید و گابیون، پایداری شیب‌ها در حالت تسلیح شده ارزیابی گردیده و در انتها ضرایب اطمینان، تغییر شکل و مکانیزم گسیختگی این شیب‌ها و همچنین بررسی اقتصادی و آنالیز ریالی عملیات اجرایی آنها در دو حالت بدون تحکیم و تحکیم شده با یکدیگر مقایسه گردیده است. از نتایج بدست آمده استنباط می‌گردد که علاوه بر پارامترهای مقاومتی خاک، هندسه شیب و روش تحکیمی‌ دیواره آن نیز در پاسخ لرزه‌ای شیروانی نقش بسزایی داشته و از نظر فنی و اقتصادی در بین روش‌هایبررسی شده، پایدار‌سازی با استفاده از دیوار خاک مسلح با ژئوگرید، ضمن افزایش ضریب اطمینان و تامین پایداری کافی، هزینه‌های اجرایی معقولی را نیز
به دنبال دارد.

 
 

کلیدواژه‌ها


-Aleotti, P., and Chowdhury, R. (1999), “Landslide hazard assessment: summary review and new perspectives”, Bulletin of engineering geology and the environment, 58(1), pp. 21-44.

 

 

-ASTM A416. (2017), “Standard Specification for Low-Relaxation, Seven-Wire Steel Strand for Prestressed Concrete”, ASTM International, West Conshohocken, PA.

 

-ASTM A722. (2015), “Standard Specification for High-Strength Steel Bars for Prestressed Concrete”, ASTM International, West Conshohocken, PA.

 

-ASTM D6637. (2015), “Standard Test Method for Determining Tensile Properties of Geogrids by the Single or Multi-Rib Tensile Method”, ASTM International, West Conshohocken, PA.

 

-ASTM D7864. (2015). “Standard Test Method for Determining the Aperture Stability Modulus of Geogrids”, ASTM International, West Conshohocken, PA.

 

-Bai, B., Yuan, W., and Li, X. C. (2014), “A new double reduction method for slope stability analysis”. Journal of Central South University, 21(3), pp. 1158-1164.

 

-Bishop, A. W., and Morgenstern, N. R. (1960), “Stability coefficients for earth slopes”.

 

-Cai, F., and Ugai, K. (2004), “Numerical analysis of rainfall effects on slope stability”, Int. J. of Geomechanics, 4(2), pp. 69-78.

 

-Cheng, Y. M., Lansivaara, T., & Wei, W. B. (2007), “Two-dimensional slope stability analysis by limit equilibrium and strength reduction methods”. Computers and Geotechnics, 34(3), pp.137-150.

 

-Chowdhury, R. N., and Xu, D. W. (1992), “Reliability index for slope stability assessment-two methods compared”, Reliability Engineering and System Safety, 37(2), pp. 99-108.

 

-Chowdhury, R. N., and Xu, D. W. (1995), “Geotechnical system reliability of slopes”, Reliability Engineering and System Safety, 47(3), pp. 141-151.

 

-Dai, W., Jiang, P., Ding, J., and Fu, B. (2017), “The influence of strength reduction method on slope stability under different instability criteria”. DEStech Transactions on Engineering and Technology Research, (icaenm).

 

-Dawson, E., Motamed, F., Nesarajah, S., and Roth, W. (2000). “Geotechnical stability analysis by strength reduction”, In Slope Stability, pp. 99-113.

 

-Donald, I. B., and Giam, S. K. (1988). “Application of the nodal displacement method to slope stability analysis”, Fifth Australia-New Zealand Conference on Geomechanics: Prediction Versus Performance, pp. 456-468.

-Duncan, J. M., Wright, S. G., and Brandon, T. L. (2014), “Soil strength and slope stability”. John Wiley and Sons.

 

-Fakher, A., Zare, H., Farhadi, A. (2013), “Numerical analysis of deformation modes of reinforced soil walls". Journal of Engineering Geology, 7(1), pp. 1669-1690 (in Persian).

 

-Fan, C. C., and Luo, J. H. (2008), “Numerical study on the optimum layout of soil–nailed slopes”, Computers and Geotechnics, 35(4), pp. 585-599.

 

-Fredlund, D. G., and Krahn, J. (1977), “Comparison of slope stability methods of analysis”, Canadian Geotechnical Journal, 14(3), pp. 429-439.

 

-Griffiths, D. V., and Lane, P. A. (1999), “Slope stability analysis by finite elements”, Geotechnique, 49(3), pp. 387-403.

 

-Griffiths, D. V., and Marquez, R. M. (2007), “Three-dimensional slope stability analysis by elasto-plastic finite elements”, Geotechnique, 57(6), pp. 537-546.

 

-Hu, J., Feng, J., Xu, X., Guo, F., and Yang, C. (2017), “Study on Calculation of Slope Safety Factor by Strength Reduction Finite Element Method”. DEStech Transactions on Engineering and Technology Research, (icaenm).

 

-Hungr, O., Salgado, F. M., and Byrne, P. M. (1989), “Evaluation of a three-dimensional method of slope stability analysis”, Canadian Geotechnical Journal, 26(4), pp. 679-686.

 

-Kim, J. S., Kim, J. Y., and Lee, S. R. (1997), “Analysis of soil nailed earth slope by discrete element method”, Computers and Geotechnics, 20(1), pp. 1-14.

 

-Liu, H. L., Fei, K., and Gao, Y. F. (2003), “Time history analysis method of slope seismic stability”, Rock and Soil Mechanics, 24(4), pp. 553-556.

 

-Liu, Z. Q., Zhou, C. Y., Dong, L. G., Tan, X. S., and Deng, Y. M. (2005), “Slope stability and strengthening analysis by strength reduction FEM”, Rock and Soil Mechanics, 26(4), pp. 558-561.

 

-Matsui, T., and San, K. C. (1992), “Finite element slope stability analysis by shear strength reduction technique”, Soils and foundations, 32(1), pp. 59-70.

 

-Mirlatifi, A., Fakher, A., Ghalandarzadeh A. (2011), “The deformation study of reinforced earth walls against earthquake”. Journal of Civil and Surveying Engineering, 44(5), pp. 705-717 (in Persian).

 

-Naylor, D. J. (1982), “Finite elements and slope stability”, Int. J. Numerical methods in geomechanics, pp. 229-244.

 

-Shafabakhsh, Gh., Haddad, A., Akbari, M. (2008), “Applicability study of geosynthetic reinforced soil walls: a case study in golestan special road”. Journal of Transportation Research, 5(1), pp. 49-60 (in Persian).

 

-Sivakumar Babu, G. L., Srinivasa Murthy, B. R., and Srinivas, A. (2002), “Analysis of construction factors influencing the behaviour of soil-nailed earth retaining walls”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement, 6(3), pp. 137-143.

 

-Tschuchnigg, F., Schweiger, H. F., and Sloan, S. W. (2015), “Slope stability analysis by means of finite element limit analysis and finite element strength reduction techniques. Part I: Numerical studies considering non-associated plasticity”. Computers and Geotechnics, 70, pp. 169-177.

 

-Tschuchnigg, F., Schweiger, H. F., Sloan, S. W., Lyamin, A. V., and Raissakis, I. (2015). “Comparison of finite element limits analysis and strength reduction techniques”. Geotechnique, 65(4), pp. 249-257.

 

-Ugai, K., and Hosobori, K. (1988), “Extension of simplified Bishop Method, simplified Janbu method and Spencer's method to three dimensions”, Doboku Gakkai Ronbunshu, 394, pp. 21-26.

 

Wu, W., Wang, X. T., and Aschauer, F. (2008), “Investigation on failure of a geosynthetic lined reservoir”, Geotextiles and Geomembranes, 26(4), pp. 363-370.

 

-Yamagami, T., & Jiang, J. (1997), “A search for the critical slip surface in three-dimensional slope stability analysis”. Soils and Foundations, 37(3), pp. 1-16.

 

-Yazdi M., and Komak Panah, A., (2016), “Recommendation of earthquake equivalent horizontal acceleration coefficient in polymeric strips reinforced soil retaining w”. Journal of Engineering Geology, 9(4), pp. 3151-3174 (in Persian).

 

-Zhang, M. and Song, E. and Chen, Z. (1999), “Ground movement analysis of soil nailing construction by three dimensional finite element modeling”, Computers and Geotechnics, 25(4), pp. 191–204.

 

-Zhao, L., Yang, F., Zhang, Y., Dan, H., and Liu, W. (2015), “Effects of shear strength reduction strategies on safety factor of homogeneous slope based on a general nonlinear failure criterion”. Computers and Geotechnics, 63, pp. 215-228.

 

-Zheng, H., Liu, D. F., and Li, C. (2005), “Slope stability analysis based on elasto plastic finite element method”, Int. J. Numerical Methods in Engineering, 64(14),
pp. 1871-1888.

 

-Zheng, H., Tham, L. G., and Liu, D. (2006), “On two definitions of the factor of safety commonly used in the finite element slope stability analysis”, Computers and Geotechnics, 33(3), pp. 188-195.