، دریچه، گسیختگی، سانتیمتری ، به‌دست‌آمده، میشود،، آرچینگ، همان‌گونه، آزمایشگاهی، قوسی، میباشد. ، حائل

سانتیمتری

شکل 4-18: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری

شکل 4-19: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری

شکل 4-20: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری
نتایج به‌دست‌آمده برای خاک نوع 2:

شکل 4-21: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری

شکل 4-22: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری

شکل 4-23: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری

شکل 4-24: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری

شکل 4-25: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری
همان‌گونه که در شکلهای (4-16) تا (4-25) ملاحظه میشود، عرض سطح گسیختگی با افزایش عرض دریچه افزایش نشان میدهد که با افزایش عرض دریچه و میل دادن آن به بینهایت سطح گسیختگی منطبق با سطح گسیختگی تئوری میشود.

شکل 4-26: گسیختگی خاک ناشی از جابجایی دریچه
4-4-3- ارتفاع 25 سانتیمتر
خاک در 5 لایهی 5 سانتیمتری ریخته و کوبیده میشود؛ و همانند قبل مورد آزمایش قرار میگیرد؛ که نتایج به شرح زیر میباشد.
نتایج به‌دست‌آمده برای خاک نوع 1:
همان‌گونه که در شکلهای (4-27) تا (4-36)، مشاهده میشود، سطح گسیختگی غیره خطی برای ارتفاع 25 سانتیمتر نیز به‌دست‌آمده است.

شکل 4-27: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری

شکل 4-28: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری

شکل 4-29: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری

شکل 4-30: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری

شکل 4-31: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری
نتایج به‌دست‌آمده برای خاک نوع 2:

شکل 4-32: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری

شکل-33: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری

شکل 4-34: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری

شکل 4-35: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری

شکل 4-36: گسیختگی خاک با ارتفاع 25 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری
با مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از آزمایشات برای خاک نوع 1 و 2 مشاهده میشود که خاک نوع 2 مقاومت بیشتری نسبت به خاک نوع 1 از خود نشان میدهد.

4-4-4- مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از آزمایشات
در این بخش به مقایسه و بررسی نتایج به‌دست‌آمده از هر دریچه با دریچههای دیگر در ارتفاعهای مختلف برای هر دو نوع ماسه میپردازیم. همان‌گونه که در شکل (4-35) تا شکل (4-40)، مشاهده میشود، سطح گسیختگی و عرض آن به عرض دریچه بستگی دارد. با افزایش عرض دریچه عرض گسیختگی نیز افزایش نشان میدهد که با میل عرض دریچه به بینهایت عرض گسیختگی منطبق بر عرض حاصله از تئوری میشود.
• خاک نوع 1:

شکل 4-37: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 15 سانتیمتری

شکل 4-38: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 20 سانتیمتری

شکل 4-39: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 25 سانتیمتری

• خاک نوع 2:

شکل 4-40: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 15 سانتیمتری

شکل 4-41: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 20 سانتیمتری

شکل 4-42: مقایسه سطح گسیختگی برای ارتفاع 25 سانتیمتری
4-4-5- بررسی درصد کاهش فشار در پشت دریچه
همان‌گونه که در بخش (2-6) اشاره شد، فشار رابطهی مستقیمی با وزن دارد؛ و ازآنجاکه وزن نیز رابطهی مستقیمی با سطح گسیختگی دارد، بنابراین میتوان با به دست آوردن سطوح گسیختگی به میزان فشار وارده بر دریچه و به‌تبع آن به رابطه عرض دریچه و فشار موجود بر روی دریچه پی برد. در این بخش نسبت کاهش فشار تمامی دریچهها به دریچه 0.5 متری به تفکیک برای ارتفاعهای مختلف بررسی میشود. مطابق شکلهای (4-43) تا (4-48)، همان‌گونه که مشاهده میشود، تغییرات نسبت سطح گسیختگی خاک برای ارتفاعات مختلف به عرض دریچه بستگی دارد که این نشان دهنده رابطه فشار پشت دریچه و عرض آن میباشد. با افزایش عرض دریچه میزان فشار آن افزایش مییابد که با میل عرض دریچه به بینهایت، فشار موجود در پشت دریچه مطابق فشار تعیین شده توسط تئوری میباشد.
• خاک 1:

شکل 4-43: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 15

شکل 4-44: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 20

شکل 4-45: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 25

• خاک 2:

شکل 4-46: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 15

شکل 4-47: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 20

شکل 4-48: تغییرات نسبت سطح به عرض دریچه برای ارتفاع 25
همان‌گونه که در شکلهای (4-43) تا (4-48)، مشاهده میشود، نسبت تنش هر دریچه به دریچه نیم متری، کاهش تنش در پشت هر دریچه را نشان میدهد که این نشان از مقاومت قوسی خاک پشت دریچه دارد.

4-5- مدلسازی عددی
PLAXIS یک برنامهی اجزامحدود است که به‌طور خاصی جهت تحلیل تغییرشکل و پایداری در پروژههای مهندسی ژئوتکنیکی توسعه یافته است. روندهای وارد نمودن دادهها به‌صورت گرافیکی ساده این امکان را به وجود میآورد که مدلهای پیچیده اجزای محدود به‌سرعت تولید و امکان ارائه نتایج محاسباتی به‌صورت تفصیلی و با سهولت بیشتری فراهم شود. در این بخش دریچه 2،4،6،8 سانتیمتری ماسه نوع یک، مدل آزمایشگاهی در محیط نرمافزار آنالیز شده و نتایج به دست آمده در زیر ارائه گردیده است. بدین منظور همان‌طور که در شکل (4-49)، ملاحظه میشود، ابتدا هندسه مدل آزمایشگاهی و مشخصات مصالح در محیط نرمافزار مدل شده و بعد از مشبندی و تعریف فاز مدل موردنظر مورد آنالیز قرار میگیرد.

شکل 4-49: مشبندی صورت گرفته توسط نرمافزار

شکل 4-50: میزان جابجایی خاک بعد باز کردن دریچه 2 سانتیمتری
همان‌طور که در شکل (4-50)، مشاهده میشود، بعد از باز شدن دریچه خاک شروع به جابجایی میکند که ماکزیمم مقدار به‌دست‌آمده 2 سانتیمتر میباشد.

شکل 4-51: میزان جابجایی خاک بعد باز کردن دریچه 4 سانتیمتری
شکل (4-51)، نشان دهنده جابجایی خاک به هنگام باز شدن دریچه 4 سانتیمتر میباشد. ماکزیمم عرض گسیختگی به‌دست‌آمده در این حالت 3.5 سانتیمتر میباشد. برای دریچههای 6 و 8 سانتیمتری همان‌گونه که در شکلهای (4-52 و 4-53)، مشاهده میشود، به ترتیب 4.57 و 7.3 سانتیمتر به‌دست‌آمده است.

شکل 4-52: میزان جابجایی خاک بعد باز کردن دریچه 6 سانتیمتری

شکل 4-53: میزان جابجایی خاک بعد باز کردن دریچه 8 سانتیمتری

همان‌گونه که مشاهده میشود، عرض گسیختگی به‌شدت به عرض دریچه بستگی دارد. با افزایش عرض دریچه عرض گسیختگی افزایش مییابد که با میل عرض دریچه به بینهایت سطح گسیختگی منطبق بر سطح گسیختگی تئوری میشود؛ که این روند در نتایج آزمایشگاهی نیز مشاهده میشود. شایان‌ذکر است، به دلیل 3 بعدی بودن آزمایشات و نیاز به تحلیل عددی در محیط 3 بعدی، بنابراین مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی تا حدودی امکانپذیر نمیباشد؛ و بخش 4-5 فقط برای مدل‌سازی عددی پدیده قوسی و نشان دادن وقوع این پدیده در ماسه میباشد.

فصل پنجم:

نتیجه‌گیری و بحث

5-1- نتیجهگیری و بحث
مقاومت قوسی خاک یکی از پارامترهای مهم در کارهای ژئوتکنیکی میباشد که به دلیل اهمیت این موضوع بررسی در این رابطه هرچه بیشتر احساس میشود. از سال 1936 که ترزاقی این تئوری را مطرح کرد، محققین تحقیقات زیادی را در این زمینه انجام دادند و نظرها و توصیههای مختلفی در این زمینه ارائه کردند. آنچه که در این تحقیقات کمتر مدنظر قرار گرفته است، بررسی آرچینگ در حالت عمودی، یعنی زمانی که دریچه در حالت عمود به خاک جابجا میشود، میباشد. در این پایاننامه، آرچینگ زمانی که دریچه در حالت جابجایی انتقالی است، مورد بررسی قرار گرفته است.
در فصل اول، مقدمه، تعریف کلی، پیشینه تحقیق و مسائل مرتبط با آرچینگ از قبیل، شمعها، تونلها و دیوارهای حائل ارائه شده است. در فصل دوم، کلیاتی در مورد دیوارهای حائل و تئوریهای موجود در مورد توزیع تنش جانبی خاک روی دیوار در شرایط مختلف سکون، محرک و مقاوم ارائه شد که رابطه مستقیمی با آزمایشات انجام شده دارد. در فصل سوم، به‌طور مفصل در رابطه با تئوری آرچینگ ارائه شده توسط ترزاقی بحث شده است. در فصل چهارم، نحوه مدل‌سازی آزمایشگاهی و عددی و همچنین نتایج ارائه شده است، با تحلیل دادههای به‌دست‌آمده، به نتایجی میرسیم که میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- سطح گسیختگی غیره خطی بوده و توزیع تنش پشت دیوار غیره خطی میباشد؛ که این خلاف تئوری که سطح گسیختگی و توزیع تنش پشت دیوار را خطی فرض کرده است، میباشد.
2- مقایسه نتایج به‌دست‌آمده برای دریچههای مختلف نشان میدهد که آرچینگ رابطهی مستقیمی با عرض دریچه دارد. با افزایش عرض میزان تنش پشت دیوار نیز افزایش مییابد.
3- همان‌طور که از پیش بدان اشاره شد، تنش رابطهی مستقیمی با سطح گسیختگی دارد. نتایج آزمایش نشان داد که نسبت تنش، زمانی که عرض دریچه افزایش میابد، افزایش نشان میدهد.
4- دادههای به‌دست‌آمده نشان میدهد که نسبت تنش، در ماسه نوع یک در مقایسه با نوع دو دارای مقدار بیشتری است؛ که این نشان میدهد مقاومت قوسی ماسه نوع دو بیشتر از نوع یک میباشد.

5-2- پیشنهادات
با توجه به نقش آرچینگ درمسایل ژئوتکنیکی به‌خصوص در تحلیل و طراحی سازههای زیرزمینی، تونلها، شمعهای سرباز، دیوارهای حائل و غیره، تحقیق و بررسی بیشتر در این زمینه احساس میشود. در این پژوهش سعی شد که چگونگی بروز پدیدهی آرچینگ در پشت دیوار حائل نشان داده شده و ارتباط آن با عرض دیوار بررسی شود. ولی به دلیل گستردگی کار و اهمیت مسئله نیاز به تحقیقات بیشتری در این زمینه است که در این پژوهش فرصتی برای انجام آن نبود، بنابراین موارد زیر پیشنهاد میگردد.
• بررسی و تکرار آزمایشها برای تراکمهای مختلف
• بررسی پدیدهی آرچینگ در ماسه با رنج دانهبندی مختلف
• برسی و تکرار آزمایشها برای ارتفاعات متفاوتتر
• بررسی تأثیر ارتعاشات و لرزشها بر مقاومت قوسی خاک
• تحلیل و مدلسازی عددی در محیط 3 بعدی

فهرست منابع و مآخذ:
1- ابراهیمی، محمد، 1393، بررسی تحلیلی توزیع تنش جانبی خاک روی دیوارهای حائل در اثر مدهای جابجایی دیوار، پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مکانیک خاک و پی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
2- صدر کریمی، جمشید، عباسنژاد، علیرضا، 1389، بررسی و مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی پدیده قوسی (Arching) با استفاده از نرمافزار PLAXIS و مدل رفتاری موهر- کولمب، چهارمین همایش بین‌المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک ایران، تهران، آبان

- Braja, M. Das. . Principles of Geotechnical Engineering, th ed.
- Braja, M. Das. . Principles of Foundation Engineering, th ed.
- Burghignoli, A. (Univ of Rome,Italy), “Soil Interactin in Buried structures”. Source: Proceeding of the International Conference on Soil, v, ,p .
- Chelapati, C.V. ()”Arching in Soil Due to the Deflection of a Rigid Horizontal Strip”, Proceedingsof the Symposium on Soil-Structure Interaction, University of Arizona, Tucson, Arizona, pp. -.
- Dalvi,R.S.,Bhosale,S.S.,and Pise,P.J. (). “Analysis for passive earth pressure-Catenary arch in soil.” Indian Geotechnical Journal, , No , -
- Dalvi, R.S.,Bhosale,S.S., and Pise, P.J. (). “Analysis of arching in soil.” Communicated to International Journal of Geo-mechanics, ASCE.
-Evans, C. H. (). An Examination of Arching in Granular Soils, M.S. Thesis, MIT.

- Getzler, Z., Komornik, A. & Maturik, A. (). “Model study on arching above buried structures”. J. Soil
- Harrop-Williams, K.O. . Geostatic Wall Pressures. Geotechnique engineering ASCE, , NO., pp -.
- Handy, R.L. ()”The Arch in Soil Arching”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. , No. , pp. -.
- Ono, K. & Yamada, M. (), “Analysis of Arching Action in granular mass”,Geotechnique , No. -.
- Plaxis manual D Ver..، copyright .
- Ranken, R.E. and J. Ghaboussi (), Tunnel Design Considerations: “Analysis of Stresses andDeformations Around Advancing Tunnels”, Department of Transportation, Report No. FRA-OR and D -.
-