بررسی عددی سه‌بعدی رفتار سیستم میخ‌گذاری خاک به روش تفاضل محدود

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه ژئوتکنیک، دانشکده فنی مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

3 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

10.22034/ceej.2018.7573

چکیده

سیستم میخ­گذاری خاک یکی از روش­های تسلیح خاک می­باشد که امروزه به طور گسترده جهت پایدارسازی گودبرداری­ها مورد استفاده قرار می­گیرد. در این میان مدل­سازی صحیح سیستم میخ­گذاری به واسطه روش­های عددی یک شیوه مناسب جهت پیش­بینی و کنترل تغییر شکل­های خاک و نیروهای تولید شده در میخ­ها می­باشد. در این مقاله به بررسی رفتار سیستم میخ­گذاری تحت شرایط سرویس و گسیختگی به واسطه روش تفاضل محدود سه­بعدی در دو نوع خاک دانه­ای و چسبنده پرداخته شده و از المان­های سازه­ای کابل و پوسته به ترتیب جهت اندرکنش صحیح میخ با خاک و رویه با خاک استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از مدل­های ارائه شده، در شرایط سرویس طول نیل­های ردیف­های بالایی کنترل میزان نشست و تغییر شکل تولید شده در سطح دیوار را عهده­دار می­باشند در حالی که میخ­های پایینی نقش اصلی را در پایداری سیستم میخ­گذاری در شرایطی که سیستم میخ­گذاری به سمت گسیختگی می­رود دارد. در ضمن شکل سطح لغزش تولید شده در خاک دانه­ای دوخطی و در خاک چسبنده دایروی همراه با ترک کششی می­باشد. در نهایت نیز توصیه­هایی در مورد نحوه انتخاب طول و قطر میخ و شکل سطح لغزش ارائه گردیده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Three Dimensional Finite Difference (3D FD) Analysis of Soil Nailing Wall

نویسندگان [English]

  • Seyyed Kazem Razavi 1
  • Masoud Hajialilue Bonab 2
  • Amir Hassan Rezaei 3
1 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz
2 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz
3 Faculty of Engineering, University of Azarbaijan Shahid Madani
چکیده [English]

The technique of soil nailing as a method of soil reinforcement in situ has been increasingly used to stabilize open excavations. Analyzing of the soil nailed structure by numerical models is an appropriate method for predictions of the deformation behavior of a soil nailing wall and actual mobilized forces in the nail. In this paper, 3D FD analysis was used to investigate of soil nailing wall mechanism in cohesion and granular soils under service state and limit state. The behavior is investigated to study influence of: (1) shear strength of the soil, (2) distribution of nail lengths. The results can be useful for the design of soil nailed structures.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil Nailing
  • 3D Finite Difference analysis
  • Service state
  • Limit state
Barley AD, Davies MCR, Jones AM, “Review of current field testing methods for soil nailing”, Proc. of the third international conference on ground improvement geosystems, London , 3-5 June, 1997, 477-483. Proc 3rd
Byrne RJ, Cotton D, Porterfield J, Wolschlag C, Ueblacker G, “Manual for design and construction monitoring of soil nail walls”, (No. FHWA-SA-96-069), 1996.
Cartier G, Gigan JP, “Experiments and observations on soil nailing structures”, In Proceedings of the Eight European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Helsinki (Vol 2, 473-476), May 1983.
Flac 3D version 3.1 User’s guide, Minneapolis (Minnesota, USA), 2006, Itasca Consulting Group, Inc.
Franzen G, “Soil nailing-A laboratory and field study of pull-out capacity”, Doctoral thesis, Department of Geotechnical Engineering, Chalmers University of Technology, Sweden, 1998.
Hajialilue-Bonab M, Razavi SK, “A study of soil-nailed wall behavior at limit states”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement, 2015, 169(1), 64-76.
Jewell RA, “Review of theoretical models for soil nailing In Performance of Reinforced Soil Structures”, Proceedings of the International Reinforced Soil Conference, Glasgow, 10-12 September, 1991 (265-275).
Jewell RA, Pedley MJ, “Soil nailing design: the role of bending stiffness”, Ground Engineering, 1990, 23(2), 30-36.
Jewell RA, Pedley MJ, “Analysis for soil reinforcement with bending stiffness”, Journal of geotechnical engineering, 1992, 118(10), 1505-1528.
Juran I, Elias V, “Behavior and working stress design of soil nailed retaining structures in Performance of Reinforced Soil Structures”, Proceedings of International Reinforced Soil Conference, British Geotechnical Society, September, 1990, 207-212.
Luo SQ, Tan SA, Yong KY, “Pull-out resistance mechanism of a soil nail reinforcement in dilative soils”, Soils and Foundations, 2000, 40(1), 47-56.
Plumelle C, Schlosser F, Delage P, Knochenmus G, “French National Research Project on Soil Nailing: Clouterre. In Design and Performance of Earth Retaining Structures”, American Society of Civil Engineers, 1986, 660-675.
Razavi SK, Hajialilue Bonab M, “Study of soil nailed wall under service loading condition”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Geotechnical Engineering, 2017 170(2), 161-174.
Schlosser F, “The multicriteria theory in soil nailing”, Ground Engineering, 1991, 24(9), 30-39.
Schlosser F, Guilloux A, “Le frottement dans le renforcement des sols”, Revue française de Géotechnique, 1981, 16, 65-77.
Shen CK, Herrmann LR, Romstad KM, Bang S, Kim YS, Denatale JS, “An in situ Earth reinforcement lateral support system”, NASA STI/Recon Technical Report, N82, 1981.
Smith IM, Su N, “Three‐dimensional FE analysis of a nailed soil wall curved in plan”, International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 1997, 21(9), 583-597.
Stocker ME, Korcber GW, Gassler G, Gudehus G, “Soil nailing”, international conference on soil reinforcement, January, 1979, 469-474.
Su LJ, “Laboratory pull-out testing study on soil nails in compacted completely decomposed granite fill”, Doctoral dissertation, The Hong Kong Polytechnic University, 2006.
Su LJ, Yin JH, Zhou WH, “Influences of overburden pressure and soil dilation on soil nail pull-out resistance”, Computers and Geotechnics, 2010, 37(4), 555-564.
Singh VP, Babu GS, “2D numerical simulations of soil nail walls”, Geotechnical and Geological Engineering, 2010, 28(4), 299-309.
Zhang M, Song E, Chen Z, “Ground movement analysis of soil nailing construction by three-dimensional (3-D) finite element modeling (FEM)”, Computers and Geotechnics, 1999, 25(4), 191-204.