مطالعه اثرات اندازه ذرات بر رفتار پیش لرزه ای مدل های فیزیکی متشکل از خاک های دانه ای خشک بد دانه بندی شده

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسنده

استادیار دانشگاه صنعتی کرمانشاه

چکیده

رفتار پیش- لرزه ای دپوهای طبیعی و خاکریزهای مصنوعی متشکل از مصالح دانه ای به شدت تابع وضعیت دانه بندی آنهاست. در این مقاله مدل های فیزیکی کوچک-مقیاس ساخته شده از مصالح دانه ای خشک، از نوع ماسه و شن بددانه بندی شده با چگالی نسبی کم تا متوسط مابین 20% تا60% مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه، مدل های فیزیکی لایه خاکریز دانه ای به کمک ابزار دقیق، برای اندازه گیری فرکانس های طبیعی تجهیز شده اند. اثر اجتناب ناپذیر سختی بالای مرزهای مصنوعی در مدلسازی های فیزیکی، یعنی دیواره های جعبه صلب بر پاسخ های فرکانسی محاسبه شده است. حسگرهای شتاب برای کنترل اثرات دانه بندی و چگالی نسبی بر مقادیر فرکانس های طبیعی در ارتفاع مدل خاکریز نصب شده اند. از روش پالس ضربه و استخراج توابع تاریخچه زمانی و طیفی شتاب جهت برآورد پاسخ های فرکانس طبیعی خاکریز با مصالح دانه ای مختلف، استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که با افزایش اندازه ذرات خاک دانه ای بددانه بندی شده و کاهش ناگزیر چگالی نسبی آن در یک انرژی تراکمی یکسان، مقادیر فرکانس طبیعی (تشدید) آن کاهش می یابد. همچنین در بین عوامل هندسی مدل، اثر ارتفاع مدل فیزیکی بر فرکانس طبیعی، بیشتر از اثرات طول و عرض مدل است. رابطه ریاضی وابستگی فرکانس طبیعی مدل به اندازه میانگین ذرات مصالح دانه ای به شکل سهموی واسنجی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of the effects of particle size on the pre-seismic behavior of physical models of dry granular soils

نویسنده [English]

  • Yazdan Shams Maleki
Assistant professor, of Kermanshah University of Technology
چکیده [English]

The pre-seismic behavior of natural deposits and artificial (man-made) embankments consisting of granular materials is strongly dependent on their granulation status. In this paper, the small-scale physical models made of dry poor-grained sand and gravel aggregates with low to medium relative densities between 20% and 60% are evaluated. In this study, physical models of granular embankment are equipped with instrumentation to measure the natural frequencies. The inevitable effect of stiffness of the artificial boundaries in physical modeling, i.e., rigid box walls, on frequency responses has been considered. Acceleration sensors are installed to control the effects of grain size and relative density on the values of natural frequencies at the embankment model height. Impact pulse method and extraction of temporal and spectral acceleration histories have been used to estimate the natural frequency responses of embankments with different granular materials. The results of this study show that by increasing the particle size of the poor-grained granular soil and inevitably decreasing its relative density, its natural frequency values (resonance frequencies) decrease. Also, among the geometric factors of the model, the effect of the height of the physical model on the natural frequency is greater than the effects of the length and width of the model. The mathematical relationship between the natural frequency of the model (fn) and the average particle size of the granular material (D50) is calibrated in the parabolic form.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Granular embankment
  • Natural frequency
  • Physical model
  • Pre-seismic model
  • Particle size