جدول۳-۳: مشخصات پوشش خاکی روی حفره ]۲۶ [
| (kN/m3) γ | (kN/m2) .c | (درجه) φ | .(KN/m2) E | . ν |
| ۱۹ | ۰ | ۳۵ | ۲۰۰۰۰ | ۰٫۳ |
به منظور مطالعه تاثیر متقابل خاک، ژئوتکستایل و هندسه ترکیبی آنها،درپایداری پوشش خاکی مسلح روی حفره،پارامترهای گوناگونی که مشخص کننده ویژگی هرکدام ازعوامل بالا می باشد، مورد بررسی قرارگرفت. در هر تحلیل با ثابت نگه داشتن سایر پارامترها، یک پارامتر ویژه تغییرداده شد و اثرات آن تحت بارهای گوناگون بررسی گردید. پارامترهای متغیرشامل ژرفای قرارگیری نخستین لایه ژئوتکستایل، سختی کششی ژئوتکستایل، تعداد لایه های ژئوتکستایل وطول ژئوتکستایل میباشد.
۳-۳-۲- بررسی اثرژرفای قرارگیری نخستین لایه ژئوتکستایل
برای بررسی اثر ژرفای قرارگیری نخستین لایه ژئوتکستایل، یک لایه ژئوتکستایل باسختی (EA) 500 کیلونیوتن بر متر و طول ۱۲ متردر ژرفاهای گوناگون پوشش خاکی روی حفره قرار داده شد و مقدار نشست تاج حفره و نقطه همراستای آن درسطح زمین، تحت بارهای گوناگون مورد بررسی قرارگرفت، جهت سهولت بیان مطالب، ژرفای قرارگیری ژئوتکستایل به صورت نسبت بدون بعدی نشان داده میشود که عبارتست ازنسبت ژرفای قرارگیری لایه ژئوتکستایل (Y) به ارتفاع پوشش خاکی روی حفره(h)، این نسبت بدون بعد، «نسبت ژرفا»، نامگذاری گردید.
شکل ۳-۱۱ مقدار نشست تاج حفره و نقطه همراستای آن درسطح زمین را به ازای سختی کششی ژئوتکستایل ۵۰۰ کیلونیوتن بر متر و تحت سربار ۲۰۰ کیلونیوتن برمترمربع نشان میدهد. همانطور که در شکل زیر به روشنی مشخص است، در فاصله بین سطح زمین و تاج حفره، ژرفایی وجود دارد که تا آنجا با افزایش ژرفای قرارگیری ژئوتکستایل، نشست سطح زمین و تاج حفره افزایش و از آن پس، مقادیر نشستها، کاهش می یابد. با توجه به شکل میتوان مشاهده نمود که به ازای نسبت ژرفای ۳/۰ مسلح سازی کمترین اثر را دارد.
شکل ۳-۱۱: تغییرات نشست در برابر نسبت ژرفای گوناگون ژئوتکستایل به ازای سربار KN/M2 200=P ]26 [
درنمودار شکل ۳-۱۲ مقادیرکرنش کششی بیشینه در ژرفای گوناگون پوشش خاکی غیرمسلح و به ازای سربارهای۳۰۰،۴۰۰و۵۰۰ کیلونیوتن برمترمربع ارائه شد. همانطورکه در شکل ۳-۱۲ مشاهده می شود، توزیع کرنش کششی بیشینه با نحوه تغییرات نشست به ازای ژرفاهای گوناگون قرارگیری ژئوتکستایل مطابقت دارد یعنی در همان نسبت ژرفایی که کمترین کرنش کششی وجود دارد،
نشستها بیشینه است.
(شکل۳-۱۲) : تغییرات کرنش کششی بیشینه درژرفاهای گوناگون پوشش غیرمسلح به ازای سربارهای ۳۰۰،۴۰۰و۵۰۰کیلونیوتن برمترمربع]۲۶ [
۳-۳-۳- بررسی اثرسختی کششی ژئوتکستایل
برای بررسی اثر مقدار سختی کششی ژئوتکستایل بر پایداری پوشش خاکی مسلح واقع بر یک حفره زیرزمینی، یک لایه ژئو تکستایل با سختیهای محوری متفاوت ۱۰۰۰،۵۰۰،۱۰۰،۲۰ کیلونیوتن برمترو طول ۱۲ متردر ژرفاهای گوناگون قرارداده شده وتحت سربارهای گوناگون موردتحلیل قرارگرفت. (شکل ۳-۱۳) مقدارنشست تاج حفره و نقطه همراستای آن درسطح زمین رابه ازای سختیهای کششی گوناگون ژئوتکستایل و تحت سربار۳۰۰ کیلونیوتن بر متر مربع نشان می دهد همانطورکه در شکل مشاهده میگردد به طورکلی با افزایش میزان سختی کششی ژئوتکستایل ازمقدار نشست ها کاسته میشود. همچنین درشکل ۳-۱۳ مشاهده میشود که در نسبت ژرفاهای کوچک، اختلاف بین مقدار نشستها به ازای سختیهای کششی گوناگون ژئوتکستایل کمتر میباشد. این مسئله باتوجه به نمودار شکل ۳-۱۴ کاملا قابل توجیه میباشد. همانگونه که ملاحظه می گردد، در نسبت ژرفاهای کوچک، مقدارکرنشهای کششی ایجاد شده در راستای محور ژئوتکستایل کمتراست در نتیجه مقدار نیروی کششی لازم در ژئوتکستایل، جهت تجهیز کامل ظرفیت کششی آن، تامین نمیگردد. بنابراین افزایش سختی کششی تاثیر زیادی در کاهش نشستها ندارد.
(شکل۳-۱۳) تغییرات نشست در برابر نسبت ژرفای گوناگون قرارگیری ژئوتکستایل به ازای سختیهای محوری ۱۰۰۰،۵۰۰،۱۰۰،۲۰کیلونیوتن برمتر وسربار۲ KN/M300P= ]26 [
(شکل ۳-۱۴) تغییرات نشست سطح زمین دربرابرسختی محوری ژئوتکستایل به ازای نسبت
ژرفای ۹/۰ ،۷/۰ ،۴/۰ و۲/۰سربار۲ KN/M500P= ]26 [
۳-۳-۴- بررسی اثرتعداد لایه های ژئوتکستایل
از دیگر عوامل موثر بر پایداری وکاهش تنشها و نشستهای پوشش خاکی مسلح روی حفره، تعداد لایه های مسلح کننده میباشد. برای بررسی اثر این پارامتر، الگوهایی ازمساله مورد نظر با تعداد
لایه های گوناگون ژئوتکستایل ۱،۷،۶،۵،۴،۳،۲ سختی هاکششی۵۰و۵۰۰و۱۰۰۰ کیلونیوتن بر متر و طول ۱۲ متر ایجاد شد و مقدار نشست تاج حفره و نقطه همراستای آن درسطح زمین و تغییرات تنش قائم در پوشش خاکی مسلح مورد بررسی قرارگرفت.شکل۳-۱۵تغییرات نشست سطح زمین وتاج حفره دربرابر تعداد لایه های ژئوتکستایل را به ازای سختیهای کششی گوناگون و سربار ۱۰۰ کیلونیوتن مترمربع نشان میدهد. همانطورکه مشاهده میشود به طور کلی با افزایش تعداد لایه های ژئوتکستایل میزان نشستها کاهش مییابد. اگرچه با افزایش تعداد لایه های ژئوتکستایل ازمیزان نشستها کاسته میشود، اما این کاهش فقط تا تعداد لایه معینی محسوس میباشد و بعد ازآن تغییرات بسیار ناچیز است. این بدان مفهوم است که برای خاک و ژئوتکستایلی با ویژگیهای معین، مقدار بهینه ای برای تعداد لایه های مسلح کننده وجود دارد. علت این پدیده آنست که هنگامیکه سربار معینی به پوشش خاکی مسلح با چند لایه ژئوتکستایل اعمال می شود، درابتدا لایه های بالایی به کشش افتاده و بخشی از نیروهای ایجاد شده در لایه خاک را جذب میکنند. این موجب میشود که تنشهای کمتری به لایه های زیرین برسد.در نتیجه کرنشهای بسیار کمی در راستای محور طولی ژئوتکستایل ایجاد میشود. بدین ترتیب وجود این لایه های اضافی تاثیر چندانی بر کاهش تنشها و تغییر شکلها ندارند.
(شکل۳-۱۵): تغییرات نشست دربرابر تعدادلایه های ژئوتکستایل به ازای سختی های محوری ۵۰۰و۵۰و۱۰۰۰ کیلونیوتن برمتروسربار۲ KN/M100P= ]26 [
شکل۳- ۱۶تغییرات تنش قائم درارتفاع پوشش خاکی مسلح را درراستای مرکز حفره و به ازای سربار۲۰۰ کیلونیوتن برمترمربع نشان می دهد. همانطورکه مشاهده می شود، مسلح سازی اثرمطلوبی در کاهش تنشهای قائم دارد، این اثرمثبت با افزایش تعداد لایه های ژئوتکستایل بیشتر میشود. همچنین ملاحظه میگردد که بانزدیکی به تاج حفره، اثر مسلح سازی و افزایش تعداد لایه های ژئوتکستایل کاهش مییابد. این کاهش در مقدار تنش های قائم در نزدیکی حفره ناشی ازعملکرد کمانی خاک میباشد.
شکل۳-۱۶: تغییرات تنش درارتفاع پوشش خاکی مسلح درراستای مرکزحفره به ازای سربار۲ KN/M200P= ]26 [
۳-۳-۵- بررسی اثرطول لایه ژئوتکستایل
از عوامل موثر در پایداری سامانه های خاک مسلح، طول مسلح کننده می باشد. برای بررسی اثر این پارامتر بر پایداری و کاهش تنش ها و تغییرشکلهای پوشش خاکی مسلح روی حفره، تحلیلهایی با طولهای گوناگون لایه ژئوتکستایل انجام شد. تغییرات طول ژئوتکستایل از ۸ تا ۱۳ متر و با افزایش یک متری می باشد. تحلیلهای لازم به ازای سختی های کششی ۳۰۰و۱۰۰۰کیلونیوتن برمتر و نسبت ژرفای ۹/۰ انجام شد و مقدار نشست تاج حفره و نقطه همراستای آن درسطح زمین مورد بررسی قرارگرفت. شکل ۳-۱۷تغییرات نشست سطح زمین و تاج حفره دربرابر طول ژئوتکستایل را به ازای سختی های کششی گوناگون و سربار۳۰۰ کیلونیوتن برمترمربع نشان می دهد.همانطور که مشاهده
میشود با افزایش طول لایه ژئوتکستایل از مقدار نشست ها کاسته می شود.اما این کاهش فقط تا طول معینی از ژئوتکستایل محسوس می باشد و بعد از آن تغییرات بسیار ناچیزاست.این بدان معنی است که برای ویژگیهای معینی ازخاک و ژئوتکستایل، طول گیرداری بهینه ای برای مسلح کننده وجود دارد که اگر طول ژئوتکستایل ازآن بیشتر شود، تاثیر چندانی بر کاهش تنش هاو تغییر شکلها ندارد. ]۲۶ [
(شکل۳-۱۷): تغییرات نشست دربرابرطولهای گوناگون ژئوتکستایل به ازای سختی های محوری ۳۰۰و۱۰۰۰کیلونیوتن برمتر،نسبت ژرفای ۹/۰ وسربار۲ KN/M300P= ]26[
برای توجه وتفسیر مطلب بالا، درشکل(۳-۱۸)تغییرات نیروی محوری ایجادشده در طول ژئوتکستایل ارائه گردید. نمودارها برای سه طول ۸،۱۰،۱۳ متر، سختی کششی ۱۰۰۰ کیلونیوتن برمتر و به ازای سربار ۳۰۰ کیلونیوتن برمتر مربع ترسیم شد. به علت تقارن محوری الگوی ساخته شده وهمچنین تفسیر بهتر نتایج، منحنی ها تنها برای نیمه راست لایه ژئوتکستایل ارائه گردید. درشرایط یکسان از ویژگیهای خاک وژئوتکستایل، هرچه مقدار سربار کوچکتر باشد، مقدار طول مورد نیاز نیز کمتر خواهد بود.درشکل (۳-۱۸) نمودار تغییرات کرنش کششی در لایه خاک در راستای قرارگیری ژئوتکستایل برای حالت غیرمسلح وبه ازای سربارهای ۱۰۰،۳۰۰ کیلونیوتن برمتر ارائه شده است.همانطور که مشاهده می شود،با افزایش مقدار سربار، کرنش کششی بیشتری در خاک ودرنتیجه در ژئوتکستایل به وجود می آید. هر چه مقدار سربار کمتر باشد، طول کمتری از ژئوتکستایل تحت کشش قرار می گیرد در نتیجه ژئوتکستایل با طول کمتری مورد نیاز میباشد.
