زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تحلیل عمل‌کرد دیوارۀ میخ‌کوبی در گودبرداری‌های عمیق در محیط‌های سنگی درزه‌دار بر اساس تحلیل سطوح خرابی

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد هشتگرد، گروه مهندسی عمران، هشتگرد، ایران
2 دانشگاه تربیت مدرس، تهران
چکیده
به‌منظور تثبیت دیوارۀ گودبرداری‌های عمیق از روش‌های مختلفی از جمله سیستم میخ‌کوبی، انکراژ، دیوار برلنی، اجرای شمع، دیواره دیافراگمی، دیوار حائل وزنی و خرپا بهره گرفته می‌شود. در این میان، استفاده از سیستم میخ‌کوبی در محیط‌های شهری با مزایایی مانند اشغال نشدن فضای اجرای سازه، امکان گودبرداری با توپوگرافی دل‌خواه و صرفه اقتصادی رشد زیادی داشته است. عمل‌کرد دیواره‌های گودبرداری تثبیت شده با سیستم میخ‌کوبی (دیواره میخ‌کوبی) تا حد زیادی وابسته به شرایط زمین‌شناسی و ژئوتکنیکی محدودۀ طرح است. برخورد با محیط‌های سنگی درزه‌دار در محدودۀ گودبرداری از جمله شرایط ژئوتکنیکی محدودۀ طرح است. در این مقاله با تکیه بر روش‌ اجزای محدود و مدل‌سازی عددی هم‌زمان دیواره میخ‌کوبی و سازۀ مجاور و با در نظر گرفتن اثرات غیرهم‌سان بودن لایه‌های سنگ و هم‌چنین همۀ اندرکنش‌های محیط سنگی- میخ-سازه، به بررسی عمل‌کرد دیوارۀ میخ‌کوبی در زون‌های سنگی درزه‌دار می‌پردازیم. به‌منظور بررسی عمل‌کرد، پارامترهایی مانند جابه‌جایی طرۀ دیواره، شکم‌دادگی دیواره، نشست کلی و نسبی زیرسازه بررسی شده است. بر اساس نتایج، تأثیر زوایای درزه نسبت به دیوارۀ گود، اثر میزان غیرهم‌سانی مصالح سنگی مجاور گود و تأثیر زاویۀ اجرای میخ بر عمل‌کرد دیوارۀ میخ‌کوبی قابل ارزیابی است. به‌عنوان یکی از نتایج مهم می‌توان به جابه‌جایی دیوارۀ گود تابعی از هر دو پارامتر لغزش در سطح تماس درزه‌ها و هم‌چنین ناهم‌سانی لایه‌ها اشاره کرد. از این‌رو با وجود افزایش ضریب اطمینان با تغییر زاویۀ درزه از حالت "درزه به سمت گود" به حالت "درزه عکس گود"، جابه‌جایی‌های دیواره در حالت درزه افقی نسبت به سایر زوایای درزه کم‌تر است.
کلیدواژه‌ها

1. Lazarte C.A., Victor Elias P.E., Espinoza R.D., Sabatini P.J., "Soil Nail Walls" Report FHWA0-IF-03-017, Washington, D.C. 20590 (2003).## 2. Gilbert R., Nelson P., Young C., Moses B., Al-Jalil Y., "Rock nail design guidelines for roadway cuts in central Texas", Report FHWA/TxDOT-96/1407-1F, Texas Department of Transportation Research and Technology, 358 (1995). ## 3. Ghahreman B., "Analysis of ground and building response around deep excavation in sand", Ph. D. Thesis, Department of civil engineering, university of Illinois (2004). ## 4. Peck R.B., "Deep excavation and tunneling in soft ground", Proceedings of the seventh international conference on soil mechanics and foundation engineering, Mexico City, state of the art, 225-290 (1969). ## 5. O’Rourke T.D., "A study of two braced excavations in sand and interbedded stiff clay", Ph. D. thesis, department of civil engineering, university of Illinois, (1975). ## 6. Cording E., "Use of empirical data for braced excavations and tunnels in soil", Lecture series, Chicago ASCE (1984). ## 7. Terzaghi K., Peck R.B., Mesri G., "Soil mechanics in engineering practice", 3rd Edition, John Wiley and Sons, New York (1996). ## 8. Muller C.G., Long J.H., Weatherby D.E., Cording E.J., Powers W.F., Briaund J.L., "Summary report of research on permanent ground anchor walls", Vol. 3 (1998). ## 9. Finno R.J., Roboski J.F., "Three-dimensional response of a tied-back excavation throughclay", J. Geotechnical and Geoen. Engineering, Vol. 131, No. 3, (2005) 273-282. ## 10. Kung G.T.C., Juang C.H., Hsiao E.C.L., Hashash Y.M.A., "A simplified model for wall deflection and ground surface settlement caused by braced excavation in clays", J. Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 133, No. 6 (2007) 731-747. ## 11. Calvello M., Finno R.J., "Selecting parameters to optimize in model calibration by inverse analysis", Computers and Geotechnics, 31 (5) (2004) 411-425. ## 12. Finno R.J., Calvello M., "Supported excavations: observational method and inverse modeling", Journal of Geotechnical Geoen. Engineering, ASCE, 131(7), (2005) 826-836. ## 13. Kung G.T.C., Hsiao E.C.L., Juang C.H., "Evaluation of a simplified small strain soil model for estimation of excavation-induced movements", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 44, No. 6, (2007) 726-736. ## 14. Laefer D.F., "Prediction and assessment of ground movement and building damage induced by adjacent excavation", Ph. D. Thesis, Department of civil and environmental engineering, university of Illinois, (2001). ## 15. Sawwaf M.E., Nazir A.K., "The effect of deep excavation-induced lateral soil movements on the behavior of strip footing supported on reinforced sand", J. Advanced Research (2011). ## 16. Son M., Cording E.J., "Estimation of Building Damage Due to Excavation-Induced Ground Movements", J. Geotechnical Geoen. Engineering, Vol. 131, No. 2 (2005)162-177. ## 17. Bryson L.S., Kotheimer M.J., "Cracking in Walls of a Building Adjacent to a Deep Excavation", J. performance of construction facilities, Vol. 25, No. 6 (2011) 491-503. ## 18. Halim D., Wong K.S., "Prediction of Frame Structure Damage due to Deep Excavation", J. Geotechnical Geoenvironmental Engineering (2014). ## 19. Yoo C., Lee D., "Deep excavation-induced ground surface movement characteristics-A numerical investigation", J. Computers and Geotechnics, 35, (2007) 231-252. ## 20. Son M., Cording E.J., "Evaluation of Building Stiffness for Building Response Analysis to Excavation-Induced Ground Movements", J. Geotechnical Geoenvironmental Engineering, Vol. 133, No. 8, (2007) 995-1002. ## 21. Son M., Cording E. J., "Responses of Buildings with Different Structural Types to Excavation-Induced Ground Settlements", J. Geotechnical Geoenvironmental Engineering, Vol. 137, No. 4 (2011) 323-333. ## 22. Bryson L.S., Zapata-Medina D.J., "Method for Estimating System Stiffness for Excavation Support Walls", J. Geotechnical Geoenvironmental Engineering, (2012). ## 23. Burland J., Broms B., DeMello V., "Behavior of foundations and structures: state-of-the-art report", Proceedings of the 9th international conference on soil mechanics and foundation engineering, Japanese geotechnical society, Tokyo, Japan (1977) 495-546. ## 24. Burland J.B., "Assessment of risk of damage to building due to tunneling and excavation", Pro of the 1th international conference on earthquake geotechnical engineering, IS-Tokyo (1995). ## 25. Boscardin M., Cording E., "Building response to excavation induced settlement", J. Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 115, (1989) 1-21. ## 26. Son M., "The response of buildings to excavation-induced ground movements", Ph. D. thesis, Univ. of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Ill (2003). ## 27. Boscardin M.D., "Building response to excavation induced movements", Ph. D. Thesis, Department of civil engineering, university of Illinois, (1980). ## 28. Burland J.B., "Assessment of risk of damage to building due to tunneling and excavation", Pro of the 1th international conference on earthquake geotechnical engineering, IS-Tokyo (1995). ## 29. Gonzales de Vallejo. L., Ferrer M., "Geological Engineering", published by: CRC press/Balkema, Taylor &Francis Group, London, ISBN: 978-0-415-41352-7 (2011) 678. ## 30. Juang C., Schuster M., Yu Ou C., Phoon K., "Fully Probabilistic Framework for Evaluating Excavation-Induced Damage Potential of Adjacent Buildings", J. Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 137, No. 2 (2011) 130-139. ## 31. Schuster M., "Framework for the fully probabilistic analysis of excavation-induced serviceability damage to buildings in soft clays", Ph. D. Thesis, Univ. of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Ill, (2008). ## 31. Schuster M., Kung G., Juang C., Hashash M., "Simplified Model for Evaluating Damage Potential of Buildings Adjacent to a Braced Excavation", J. Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 135, No. 12 (2009) 1823-1835. ##