تاثیر مکش بافتی بر پایداری گود در خاک غیر اشباع

اختر پور, علی; سلیمانیان, نرگس; اکرامی فرد, امین; ریاحی خو, امیرعباس

تاثیر مکش بافتی بر پایداری گود در خاک غیر اشباع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار گروه عمران دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

² دانشجوی دکتری ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران

چکیده

در سالهای اخیر بلند مرتبه سازی به طور وسیعی در شهرها افزایش یافته و نیاز به حفر گودهای عمیق به جهت استفاده ی حداکثری از فضاهای موجود به شدت افزایش یافته است. یکی از روش های پایدارسازی گود، استفاده از سیستم شمع های فلزی و انکراژ می باشد. در بسیاری از موارد گسیختگی گودها بر اثر بارش های شدید، ترکیدگی لوله ی آب، وجود چاه های جذبی و لایه های آرتزین رخ می دهد. بر اثر این عوامل میزان مکش بافتی کاهش یافته و فشار آب حفره ای افزایش می یابد در نتیجه مقاومت برشی خاک تضعیف می گردد و باعث ناپایداری می گردد. در این پژوهش با استفاده از شبیه سازی های عددی توسط نرم افزارهای SEEP/W وSlope/W و با در نظر گیری دو نوع خاک ماسه ای و رسی، اثر ترکیدگی لوله ی آب، وجود یک چاه جذبی و لایه آرتزین بر پایداری یک گود پایدارسازی شده به وسیله ی انکراژ و شمع فلزی با گذشت زمان مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر تغییر در موقعیت لوله ی آب، چاه جذبی و لایه آرتزین بر ضریب اطمینان گود بررسی شده است. نتایج نشان داد با دور شدن موقعیت لوله ی آب و چاه جذبی از گوه گسیختگی ضریب اطمینان افزایش می یابد. همچنین دور شدن موقعیت لایه آرتزین نسبت به کف گود، باعث افزایش ضریب اطمینان شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Matrix suction effect on the soil stability in unsaturated soil

نویسندگان [English]

Ali Akhtarpour ¹
Narges Soleimanian ²
Amin Ekramifard ²
Amirabbas Riyahikhoo ²

¹ Associate Professor, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad

² PHD Candidate, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad

چکیده [English]

In recent years, high-rise buildings have widely increased in cities, and there is an increasing need to excavate deep tranche to use the available space efficiently. One of the ways to stabilize the tranche is to use metal piles and an anchorage system. In many cases, tranche failure is due to rains, the explosion of water pipes, absorbing wells, and artesian layers. Due to these factors, matrix suction decreases, and pore water pressure increases. As a result, parameters of the shear strength of the soil weaken, and instability occurs. In the present research, using numerical simulation through SEEP/W and Slope/W software and considering two types of soil, i.e., sand and clay, the effect of water pipe explosion, the existence of an absorbing well and artesian layer is examined on the stability of a tranche stabilized by anchorage and metal pile over time. Also, the effect of the change in water pipe position, absorbing well, and the artesian layer is studied on the tranche's safety factor. The results show that as the water pipe's distance and absorbing well increases from the failure zone, the safety factor increases. Also, as the artesian layer's distance increases from the tranche floor, the safety factor increases.

کلیدواژه‌ها [English]

Unsaturated Soil
Stabilized Analysis
Water Pipe Explosion
Absorbing Well
Artesian Layer

مراجع

Ahmadi, H., Arabani, M. and Kalantary, F., 2007. Development of Failure Criterion for Partially Saturated Cohesive Soils. International Journal of Geotechnic Engineering, 21.

Blight, G.E., 1967. Effective stress evaluation for unsaturated soils. Journal of the soil mechanics and foundations division, 93(2): 125-148.

Carsel, R.F. and Parrish, R.S., 1988. Developing joint probability distributions of soil water retention characteristics. Water resources research, 24(5): 755-769.

Elias, V. and Juran, I., 1991. SOIL NAILING FOR STABILIZATION OF HIGHWAY SLOPES AND EXCAVATIONS. FINAL REPORT (No. FHWA-RD-89-198).

Escario, V., 1980. Suction controlled penetration and shear tests. In Expansive Soils. ASCE. 781-797.

Fan, C.C. and Luo, J.H., 2008. Numerical study on the optimum layout of soil–nailed slopes. Computers and Geotechnics, 35(4): 585-599.

Fredlund, D.G., Morgenstern, N.R. and Widger, R.A., 1978. The shear strength of unsaturated soils. Canadian geotechnical journal, 15(3): 313-321.

Fredlund, D.G. and Rahardjo, H., 1993. Soil mechanics for unsaturated soils. John Wiley & Sons.

Fredlund, D.G. and Xing, A., 1994. Equations for the soil-water characteristic curve. Canadian geotechnical journal, 31(4): 521-532.

Jones, C.P., 1991. In-situ techniques for reinforced soil. In Performance of reinforced soil structures. Thomas Telford Publishing, 277-282.

Kim, S.J., Hyun, Y. and Lee, K.K., 2005. Time series modeling for evaluation of groundwater discharge rates into an urban subway system. Geosciences Journal, 9(1): 15-22.

Kumar, S. and Malik, R.S., 1990. Verification of quick capillary rise approach for determining pore geometrical characteristics in soils of varying texture. Soil Science, 150(6): 883-888.

Lam, L., Fredlund, D.G. and Barbour, S.L., 1987. Transient seepage model for saturated–unsaturated soil systems: a geotechnical engineering approach. Canadian Geotechnical Journal, 24(4): 565-580.

Lane, K.S., Washburn, D.E. and Krynine, D.P., 1947. Capillarity tests by capillarimeter and by soil filled tubes. In Highway research board proceedings (Vol. 26).

Lu, N. and Likos, W.J., 2006. Suction stress characteristic curve for unsaturated soil. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 132(2): 131-142.

Marchal, J., 1984. Renforcement des sols par clouage-étude expérimentale en laboratoire. In Renforcement en place des sols et des roches. Colloque international, 275-278.

Ng, C.W. and Pang, Y.W., 2000. Influence of stress state on soil-water characteristics and slope stability. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 126(2): 157-166.

Ning.L and William.L, Unsaturated Soil Mechanics, New York: John Wiley, 2004.

Sabhahit, N., Basudhar, P.K. and Madhav, M.R., 1995. A generalized procedure for the optimum design of nailed soil slopes. International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 19(6): 437-452.

Vanapalli, S.K., Fredlund, D.G. and Pufahl, D.E., 1999. The influence of soil structure and stress history on the soil–water characteristics of a compacted till. Geotechnique, 49(2): 143-159.

Van Genuchten, M.T., 1980. A closed‐form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil science society of America journal, 44(5): 892-898.