تحلیـل عـددی فشار جانبـی مقاوم استاتیکی و لـرزه‌ای خاک‌های c- به روش مشخصه‌های تنش

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه خلیج فارس

چکیده

روش مشخصه­های تنش برای تخمین فشار جانبی مقاوم خاک بر دیوارهای حایل در حالت استاتیکی و دینامیکی استفاده شده است. حالت لرزه‌ای، با اعمال ضرایب شبه‌استاتیکی افقی و عمودی زلزله به مسئله اعمال شده است. معادلات تعادل بر روی خطوط مشخصه­های تنش و شرایط مرزی مقاوم روی زمین و دیوار حایل بیان شده است. برای حل معادلات تعادل تنش از روش تفاضل محدود استفاده شده است. برای تحلیل دیوار حایل و حل شبکه مشخصه­ها برای حالت مقاوم یک کد کامپیوتری در MATLAB نوشته شده و با استفاده از آن توزیع فشار جانبی مقاوم بر دیوار به دست آمده است. خاک با چسبندگی c و زاویه اصطکاک داخلی fو چسبندگی و زاویه اصطکاک مرز دیوار- خاک، cw و dw در نظر گرفته شده است. نیروی مقاوم وارد بر دیوار حایل به صورت ضرایب فشار جانبی ناشی از وزن واحد خاک، سربار و چسبندگی خاک بیان شده است. تأثیر پارامترهای مختلف، مانند زاویه اصطکاک داخلی خاک، زاویه اصطکاک مرز دیوار- خاک، چسبندگی خاک و مرز دیوار- خاک، ضرایب لرزه‌ای افقی و عمودی و هندسه مسئله و ... بر ضرایب فشار جانبی مقاوم مورد بررسی قرار گرفته است. حل‌های بسته­ای برای ضرایب فشار جانبی مقاوم ناشی از سربار و چسبندگی خاک ارائه شده است. حالت‌های مختلف شبکه مشخصه­های تنش بیان شده و راه حلی برای تحلیل ناپیوستگی تنش بیان شده است. نتایج روش مشخصه­های تنش با روش‌های دیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند که روش مشخصه‌های تنش نتایج بسیار نزدیکی نسبت به نتایج سایر محققین ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Static and Seismic Passive Lateral Earth Pressure for c- Soils using the Stress Characteristics Method

نویسندگان [English]

  • Amin Keshavarz
  • Zahra Pooresmaeil
Persian Gulf University
چکیده [English]

The Stress Characteristics Method (SCM) or slip line method is a rigorous method to solve geotechnical engineering problems. This method has been used in many geotechnical engineering problems. Although SCM has been used in previous researches to evaluate the seismic passive lateral earth pressure, however, previous researchers have not considered all of the parameters of cohesion and friction angle of the soil, soil-wall interface adhesion and friction angle, ground surface slope, wall slope, surcharge, stress discontinuity and horizontal and vertical pseudo-static seismic coefficients. In this study, all of the aforementioned parameters are considered and closed-form equations have been presented in the special cases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stress characteristics method
  • Passive lateral earth pressure
  • Retaining wall
  • Seismic
  • Numerical analysis
کشاورز ا، جهان‌اندیش، م، ”محاسبه ضرایب ظرفیت باربری لرزه­ای پی­های نواری با روش مشخصه­های تنش“، پژوهشنامه زلزله­شناسی و مهندسی زلزله، 1391، سال پانزدهم، شماره اول، 11-20.
Benmeddour D, Mellas M, Frank R, Mabrouki A, “Numerical study of passive and active earth pressures of sands”, Computers and Geotechnics, 2012, 40, 34-44.
Caquot AI, Kérisel JL, “Tables for the calculation of passive pressure, active pressure and bearing capacity of foundations”, 1948, Gauthier-Villars.
Chen, W., Liu, X., “Limit analysis in soil mechanics”, 1990, Developments in geotechnical engineering, Elsevier.
Cheng Y, “Seismic lateral earth pressure coefficients for c-f soils by slip line method”, Computers and Geotechnics, 2003, 30(8), 661-670.
Dewaikar D, Pandey S, Dixit J, “Active earth pressure on an inclined wall with horizontal cohesionless backfill due to surcharge effect”, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 17, 811-824.
Habibagahi, K., Ghahramani, A., “Zero extension line theory of earth pressure”, Journal of the Geotechnical Engineering Division, 1979, 105(7), 881-896.
Keshavarz A, Jahanandish M, Ghahramani A, “Seismic bearing capacity analysis of reinforced soils by the method of stress characteristics”, Iranian Journal of Science and Technology, Transaction B-Engineering, 2011, 35(C2), 185-197.
Keshavarz A, Pooresmaeil Z, “Static and seismic active lateral earth pressure coefficients for c-ϕ soils”, Geomechanics and Engineering, 2016, 10(5), 657-676.
Kumar J, “Seismic passive earth pressure coefficients for sands”, Canadian Geotechnical Journal, 2001, 38(4), 876-881.
Kumar J, Chitikela S, “Seismic passive earth pressure coefficients using the method of characteristics”, Canadian Geotechnical Journal, 2002, 39(2), 463-471.
Lee I, Herington J, “A theoretical study of the pressures acting on a rigid wall by a sloping earth or rock fill”, Geotechnique, 1972, 22(1), 1-26.
Morrison Jr EE, Ebeling RM, “Limit equilibrium computation of dynamic passive earth pressure”, Canadian Geotechnical Journal, 1995, 32(3), 481-487.
Mylonakis G, Kloukinas P, Papantonopoulos C, “An alternative to the Mononobe-Okabe equations for seismic earth pressures", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2007, 27(10), 957-969.
Peng MX, Chen J, “Coulomb’s solution to seismic passive earth pressure on retaining walls”, Canadian Geotechnical Journal, 2013a, 50(10), 1100-1107.
Peng MX, Chen J, “Slip-line solution to active earth pressure on retaining walls”, Geotechnique, 2013b, 63(12), 1008-1019.
Reece A, Hettiaratchi D, “A slip-line method for estimating passive earth pressure”, Journal of Agricultural Engineering Research, 1989, 42(1), 27-41.
Shukla S, “An analytical expression for the seismic passive earth pressure from the c-f soil backfills on rigid retaining walls with wall friction and adhesion”, International Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 6(3), 365-370.
Shukla S, Sivakugan N, Das B, “Analytical expression for dynamic passive pressure from c-f soil backfill with surcharge”, International Journal of Geotechnical Engineering, 2011, 5(3), 357-362.
Sokolovskii VV, “Statics of soil media”, 1960, Butterworths, London.
Sokolovskii VV, “Statics of granular media”, 1965, Pergamon Press.
Soubra AH, “Static and seismic passive earth pressure coefficients on rigid retaining structures”, Canadian Geotechnical Journal, 2000, 37(2), 463-478.
Soubra AH, Macuh B, “Active and passive earth pressure coefficients by a kinematical approach”, Proceedings of the ICE-Geotechnical Engineering, 2002, 155(2), 119-131.
Tang C, Phoon KK, Toh KC, “Lower-Bound Limit Analysis of Seismic Passive Earth Pressure on Rigid Walls”, International Journal of Geomechanics, 2014, 14(5), 04014022.
Totonchi A, Askari F, Farzaneh O, “Analytical solution of seismic active lateral force in retaining walls using stress fields”, Iranian Journal of Science and Technology Transaction B-Engineering, 2012, 36(C2), 195-207.