مدل‌سازی عددی- فیزیکی اثر جهت بارگذاری زلزله بر اندرکنش لرزه‌ای شیب- ردیف شمع شناور

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی کرمانشاه، کرمانشاه

چکیده

در این تحقیق، عملکرد ردیفی از شمع­های شناور، برای پایدارسازی لرزه­ای شیب­های ماسه­ای خشک، تحت بارگذاری دینامیکی در جهات مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از ردیف شمع، یکی از متداول­ترین روش­های پایدارسازی شیب­های خاکی است و شناخت رفتار لرزه­ای این مسأله، تحت اثر بارگذاری­های لرزه­ای واقعی چندمحوری، ضرورتی ویژه دارد. در این مقاله، مطالعه رفتار لرزه­ای ردیف شمع­های شناور مسلح کننده شیب، به کمک اجرای هم­زمان مدل­سازی­های عددی تفاضل محدود سه­بعدی و مدل­سازی­های فیزیکی صورت گرفته است. از مدل­سازی­های پارامتری عددی، برای بررسی اثر جهات اعمال زلزله­های حوزه نزدیک و دور، بر پاسخ­های لرزه­ای مدل­های ردیف شمع- شیب استفاده شده است. بارگذاری زلزله در مدل­های عددی بزرگ- مقیاس، به صورت اعمال حرکات لرزه­ای در جهات داخل و خارج از صفحه مدل­سازی، در راستاهای طولی، عرضی، قائم و ترکیب این حالات، بوده است. همچنین مدل­سازی فیزیکی مسأله، به منظور صحت­سنجی نتایج عددی، با اعمال بارگذاری­های هارمونیک سینوسی، در راستاهای طولی و عرضی مدل کوچک- مقیاس، به کمک میز لرزه اجرا شده است. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که تحت اثر بارگذاری­های لرزه­ای در جهات دو و سه محوری، نصب ردیف شمع­های شناور، می­تواند تا حدود 50% مقادیر تغییر شکل­های جانبی شیب­های مسلح نشده را کاهش دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical-Physical Modeling of the Effect of Direction of Earthquake Loading on the Seismic Interaction of Slope-Floating Pile Row

نویسندگان [English]

  • Hassan Sharafi 1
  • Yazdan Shams Maleki 2
1 Faculty of Engineering, Razi University of Kermanshah, Kermanshah
2 Civil Engineering Department, Razi University, Kermanshah
چکیده [English]

     Using piles row is a well-known method to stabilize the soil slopes in the both static and seismic conditions. The load transfer mechanism of installed piles row may be as end- bearing or floating. In this study the behavior of floating piles row with circular cross- section were installed inside the dry sandy slope by help of three- dimensional numerical analyses and physical modeling have been simultaneously studied. The three- dimensional numerical modeling was used for conducting the parametric studies about effects of directions of imposition of near-field and far- field earthquakes loading on the main structural and geotechnical interaction parameters of floating piles row-sandy slope problem (Al-Defae and Knappett, 2015; Ashour and Ardalan, 2012).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pile
  • dry sandy slope
  • seismic lading
  • numerical model
  • physical model
شوش­پاشا ع، سعیدی ب، "ارزیابی مقاومت اصطکاکی شمع و پارامترهای مؤثر بر آن در خاک ماسه­ای با استفاده از آزمایش بارگذاری"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 1395، 46 (3)، 39-50.
شوش­پاشا ع، شرف­خواه م، "مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی نشست شمع­های بتنی درجا در ماسه"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 1392، 43 (4)، 35-45.
Al-Defae AH, Knappett JA, “Centrifuge modelling of the seismic performance of pile-reinforced slopes”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2014, 140 (6), 1-13.
Al-Defae AH, Knappett JA, “Newmark sliding block model for pile-reinforced slopes under earthquake loading”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2015, 75, 265-278.
Ashour M, Ardalan H, “Analysis of pile stabilized slopes based on soil-pile interaction”, Computers and Geotechnics, 2012, 39, 85-97.
Ausilio E, Conte E, Dente G, “Stability analysis of slopes reinforced with piles”, Computers and Geotechnics ,2001, 28 (5), 591-611.
Bouckovalas GD, Papadimitriou AG, “Numerical evaluation of slope topography effects on seismic ground motion”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2005, 25, 547-558.
Chen C, Martin G, “Soil-structure interaction for landslide stabilizing piles”, Computers and Geotechnics, 2002, 29 (10), 363-86.
Duncan JM, “State of the Art: limit equilibrium and finite element analysis of slope”, Journal of Geotechnical Engineering, 1996, 122 (7), 577-95.
Ellis EA, Durrani IK, and Reddish DJ, “Numerical modeling of discrete pile rows for slope stability and generic guidance for design”, Geotechnique, 2010, 60 (3), 185-195.
Erfani Joorabchi A, Liang RY, Li L, Liu H, “Yield acceleration and permanent displacement of a slope reinforced with a row of drilled shafts”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2014, 57, 68-77.
Gazetas G, Dakoulas P, “Seismic analysis and design of rockfill dams: state-of-the-art”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 1992, 11, 27-61.
Iai S, “Similitude for shaking table tests on soil-structure-fluid model in 1g gravitational field”, Soils and Foundations, 1989, 1 (29), 105-118.
Itasca, FLAC3D, “Fast Lagrangian analysis of continua”, version 3.1, Itasca, 2005.
Ito T, Matsui T, “Methods to estimate lateral force acting on stabilizing piles”, Soils Found, 1975, 15 (4), 43-59.
Li X, He S, Wu Y, “Seismic displacement of slopes reinforced with piles”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering ASCE, 2010; 136 (6), 880-4.
Muthukkumaran, K, “Effect of slope and loading direction on laterally loaded piles in cohesionless soil”, International Journal of Geomechanics, 2013, 1-24.
Muthukkumaran K, Sundaravadivelu R, Gandhi SR, “Effect of slope on p-y curves Due to surcharge load”, Journal of soils and Foundations, Japanese Geotechnical Society, 2008, 48 (3), 353-361.
Newmark NM, “Effect of earthquakes on dams and embankments”, Géotechnique, 1965, 15 (2), 139-59.
Nian TK, Jiang JC, Wang FW, Yang Q, Luan MT, “Seismic stability analysis of slope reinforced with a row of piles”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2016, 84, 83-93.
PEER, “strong ground motion database”, ver. 2017. http://peer.berkeley.edu
Wolf JP, “Dynamic soil-structure interaction”, New Jersey: Prentice-Hall; 1985.
Yu YZ, Deng LJ, Sun X, et al, “Centrifuge modeling of dynamic behavior of pile-reinforced slopes during earthquakes”, Journal of Central South University of Technology, 2010, 17 (6), 1070-78.