، دریچه، گسیختگی، سانتیمتری ، ساپورت، تسلیم، (شکل، اصطکاک، سانتیمتری، به‌دست‌آمده، است. ، قوسی

حال تسلیم ab در شکل (2-1-a)، فعال (محرک) است. بر اساس این فرض قسمت بالایی منشور، مانند یک اضافه بار q بر قسمت پایینی وارد میشود و فشار وارد بر نوار در حال تسلیم توسط معادله (3-8)، تعیین میشود. اگر برابر با عمقی باشد که تنشهای برشی بر مرزهای قائم منشور abfe در شکل (2-1-a) وارد نشود، فشار قائم بر واحد سطح مقطع افقی در سرتاسر منشور در عمق زیر سطح برابر است با . با وارد کردن این مقدار و مقدار در معادله (3-8)، داریم:
(3-11)
که در آن:
(3-12)
برای ، مقدار برابر میشود با:
(3-13)
و مقدار برابر با صفر میشود. مقدار مطابق برابر است با:
(3-14)
رابطه بین و مشابه رابطه بین و ، ارائه شده توسط معادله (3-11) و به‌وسیله منحنیهای پلان در شکل (2-3)، است. رابطه بین مقادیر n و مقادیر مطابق:
(3-15)
در شکل (2-3) توسط منحنیهای خط و نقطه با علامت b نشان داده شده است.
به‌منظور نشان دادن به‌وسیله مثالی عددی تأثیر نبود تنش‌های برشی در قسمت بالایی بخش‌های قائم ae و bf در شکل (2-1-a) ما فرض کردیم که و و است. بین سطح و عمق ، فشار قائم وارد بر بخش‌های افقی مانند یک فشار هیدرواستاتیک در تناسب ساده به عمق، همان‌طور که در شکل (2-4) به‌وسیله خط مستقیم oe، افزایش مییابد. پایین‌تر از عمق ، فشار قائم به‌وسیله معادله (3-11) تعیین میشود. همان‌طور که توسط منحنی ef نشان داده است، فشار قائم با افزایش عمق، کاهش مییابد و به‌صورت مجانب به مقدار نزدیک میشود (معادله (3-14)).
خط تیره og در شکل (2-4) با فرض رسم شده است. نقاط طولی (x) این منحنی به‌وسیله معادله (3-10) تعیین میشود. این شکل نشان میدهد که تأثیر وجود قوسی شدن در لایههای بالاتر بستر ماسهای بر فشار در یک نوار در حال تسلیم، در عمل منجر به وجود در یک عمق بیش‌تر از حدود 8B میشود. بررسیهای مشابه برای مقادیر مختلف و منجر به این نتیجه‌گیری میشود که فشار وارد بر یک نوار در حال تسلیم تقریباً مستقل از حالت تنشی است که در ماسه و در ارتفاعی بیش‌تر از حدود 4B تا 6B بالای نوار وجود دارد (دو یا سه برابر پهنای نوار).

شکل 3-4
اگر انتقال تدریجی از بسیج کامل مقاومت برشی ماسه در قسمت پایینی بخشهای قائم ae و bf در شکل (2-1-a) به یک حالت بدون تنش برشی در قسمت بالایی وجود داشته باشد، تغییر تنش نرمال قائم در عمق باید به صورتی باشد که در شکل (3-10) توسط خط odf نشان داده شده است. این خط مشابه منحنی فشار به‌دست‌آمده با اندازه‌گیری تنشهای موجود در ماسه بالای خط مرکزی نوار در حال تسلیم است (ترزاقی، 1936e).
بررسی تأثیر قوسی شدن بر روی فشار ماسه وارد بر ساپورت قائم، مانند چیزی که در شکل (2-1-c) نشان داده شده است، مشکل‌تر است. اولین تلاش برای بررسی این تأثیر بر این فرض ساده کننده بنا شد که سطح لغزش، مسطح است (ترزاقی، 1936e). مطابق با نتایج این بررسی، قوسی شدن در ماسه مجاور ساپورت جانبی با ارتفاع H، توزیع فشار هیدرو استاتیک را حذف کرده و فاصله قائم Ha بین نقطه اعمال فشار جانبی و لبه پایینی ساپورت را افزایش میدهد. شدت تأثیر قوسی شدن و تأثیر آن بر مقدار نسبت ، به نوع تسلیم ساپورت بستگی دارد. اگر ساپورت با واژگونی حول لبه پایینی آن تسلیم شود، قوسی شدن رخ نمی‌دهد. توزیع فشار زمین هیدرواستاتیک است و نسبت برابر با 1/3 است. تسلیم به‌وسیله واژگونی حول لبه بالایی با توزیع فشار تقریباً سهمی شکل همراه است و نقطه اعمال فشار جانبی در میانه ارتفاع قرار میگیرد. نهایتاً، اگر ساپورت به‌صورت موازی با موقعیت اول خود تسلیم شود، انتظار میرود که نقطه اعمال فشار جانبی به‌صورت تدریجی از موقعیت اولیه خود در میانه ارتفاع به موقعیت نهایی خود در یک‌سوم پایینی، کاهش یابد. این بررسی مفهوم کلی قابل‌قبولی در مورد تأثیر عوامل مختلف میدهد، ولی به علت مسطح فرض نمودن سطح لغزش، قادر به دادن اطلاعات در خصوص تأثیر قوسی شدن بر شدت فشار جانبی نیست.
به‌منظور دستیابی به این اطلاعات ازدست‌رفته، لازم بود که شکل واقعی سطح لغزش در نظر گرفته شود. ازآنجایی‌که لبه بالایی ساپورت جانبی تسلیم نشده است، سطح لغزش باید با سطح بالای خاک‌ریز در زاویه راست، برخورد کند.
Ohde تأثیر این شرایط را بر شدت فشار زمین با فرض این‌که ترسیم سطح لغزشی روی یک پلان قائم، کمانی از یک دایره میشود که با سطح خاک‌ریز در زاویه راست برخورد دارد، بررسی کرد (Ohde، 1938). فشار جانبی مطابق و محل نقطه اعمال آن برای یک ماسه ایده آل با زاویه اصطکاک داخلی با سه روش، محاسبه شده است.
در یکی از این سه روش، محل مرکز جرم فشار به روشی تعیین شده است که تنشهای در طول سطح لغزشی، معادله Kotter را ارضا میکند. در روش دوم فرض شده است که تنشهای نرمال وارد بر دیوار و نیز سطح لغزش تابعی از توان دوم فاصله از سطح خاک‌ریز هستند که به ترتیب در طول پشت ساپورت جانبی و سطح لغزشی اندازهگیری شدهاند. مقادیر ثابتهای آمده در توابع طوری انتخاب شده است که شرایط تعادل گوه در حال لغزش تأمین شده است. در سومین بررسی، تابع دیگری انتخاب شده است که تقریباً بیان‌کننده توزیع تنشهای نرمال در مرزهای گوه در حال لغزش است. باوجود تفاوتهای میان فرضیات اساسی، مقادیر به‌دست‌آمده توسط این سه روش برای نسبت بین ارتفاع مرکز جرم فشار زمین و ارتفاع bank در محدوده کوچک 0.48 تا 0.56 قرار میگیرد. این مقادیر مطابق زاویه اصطکاک دیوار برابر با هستند. با این حال مشخص شده است که اصطکاک دیوار تأثیر کمی بر محل مرکز جرم فشار دارد. ازاین‌رو ما حق داریم فرض کنیم که این مرکز تقریباً در میانه ارتفاع ساپورت قرار گرفته است، توزیع فشار مطابق آن تقریباً سهمی است، همان‌طور که در سمت راست شکل (2-1-c) نشان داده شده است. این بررسی همچنین نشان می‌دهد که افزایش نسبت Ha/H ناشی از قوی شدن، با افزایش فشار افقی وارد بر ساپورت جانبی همراه است.
بحث ریاضی کلی در مورد تأثیر جابجایی دیوار بر روی فشار رانش زمین توسط Jaky (1938) انتشار یافته است.

مطلب مرتبط با این موضوع :  حسابداران، حسابداری، قیمتهای، کارکنان، تضاد، مدیران

فصل چهارم:
آزمایشات
و
مدلسازی
عددی

4-1- مقدمه
به‌منظور بررسی پدیده قوسی خاک از مدل فیزیکی استفاده گردید. مدل فیزیکی ساخته شده دارای دریچههایی به عرضهای مختلف که قابلیت جابجایی را دارند، میباشد. خاک مورد استفاده در آزمایشات ماسه شسته شدهی کارخانهای میباشد. در این فصل به گزارشی جامع از آزمایشات صورت گرفته و نتایج به‌دست‌آمده از آن پرداخته خواهد شد.
4-2- مشخصات خاک مصرفی
در آزمایشات از ماسه شسته شده در دو نوع معمولی و عبوری از الک 8 استفاده شده است.
4-2-1- منحنی دانهبندی
به‌منظور به دست آوردن منحنی دانه‌بندی خاک موردنظر، آزمایش دانه‌بندی بر طبق استاندارد ASTM D 2487 صورت گرفت. در جدول 4 – 1 و شکل 4 – 1 نتایج آزمایش دانه‌بندی نمونه، نشان داده شده است.

جدول 4-1: نتایج آزمایش دانه‌بندی
درصد عبوری
شماره الک
نمونه 1
نمونه 2

824/0
995/0
4
581/0
987/0
8
328/0
519/0
16
182/0
268/0
30
100/0
135/0
50
026/0
020/0
100
014/0
008/0
200

شکل 4-1: منحنی دانهبندی
با استفاده از منحنی دانهبندی ضریب یکنواختی () و ضریب دانهبندی () برای دو نمونه خاک به دست میآید.
جدول 4-2: محاسبه ضریب یکنواختی و ضریب دانهبندی
نمونه

خاک 1
10
2.304
خاک 2
7.14
1.55

با توجه به سیستم طبقه‌بندی متحد، هر دو نوع خاک در محدودهی گروه SW قرار میگیرد.
4-2-2- محاسبه زاویه اصطکاک داخلی ()
برای محاسبه زاویه اصطکاک داخلی خاک از دستگاه برش مستقیم استفاده میشود. یکی از معایب آزمایش برش مستقیم اجباری بودن سطح برش میباشد. این عیب باعث میشود که در خاکهای درشت‌دانه در صورت قرارگیری دانهها در سطح برش نتایج دچار خطا شده و از واقعیت به دور باشد. به همین دلیل در این پژوهش میزان زاویه اصطکاک داخلی از طریق آزمایش تجربی در محل صورت گرفته است (شکل 2-4). بدین منظور از دریچه نیم متری به‌عنوان دیوار نگاه‌دارنده ماسه که امکان جابجایی در حالت انتقالی را دارد مورد استفاده قرار گرفته است؛ که طبق بررسی و محاسبات صورت گرفته میزان زاویه اصطکاک داخلی ()، به دست آمد.

مطلب مرتبط با این موضوع :  باگاس، نقاله، الیاف، پیت، مغزگیری، گردد.

شکل 4-2: آزمایش تعیین زاویه اصطکاک داخلی ()
4-2-3- محاسبه وزن مخصوص ()
در آزمایشات از خاک با تراکم 5 ضربه استفاده شده است. برای محاسبه وزن مخصوص جعبهای به ابعاد سانتیمتر به کار گرفته‌شده است، بدین‌صورت که جعبه در دو حالت خاک بدون تراکم و با تراکم 5 ضربه پر شده و سپس وزن شده است؛ که نتایج حاصل برای محاسبه وزن مخصوص به شرح زیر میباشد (جدول 4-3).

جدول 4-3: محاسبه وزن مخصوص ()
نوع خاک
برای خاک بدون تراکم
برای خاک با تراکم 5 ضربه
خاک نوع 1
1555.1
1716.45
خاک نوع 2
1346
1567.5

4-3- مشخصات مدل فیزیکی
به‌منظور بررسی آرچینگ در این پژوهش از یک جعبه که دارای دریچههای متغییری با عرضهای مختلف که قابلیت جابجایی را دارا میباشند، استفاده شده است. ابعاد جعبه سانتیمتر و دریچهها در ابعاد سانتیمتر مطابق شکل (4-3) میباشد.

(الف)

(ب)
شکل 4-3: (الف)، پرسپکتیوی از ابعاد باکس (ب)، نمایی از دریچههای باکس
4-4- مدلسازی آزمایشگاهی
بعد از نسب و سرهم کردن باکس و دریچهها ماسه موردنظر در لایههای 5 سانتیمتری ریخته شده و توسط یک صفحه دست‌ساز مورد تراکم قرار میگیرد تا این‌که به ارتفاع موردنظر برسد که در این تحقیق در سه ارتفاع 15، 20 و 25 صورت گرفته است (شکل 4-3-ب). بعد از این کار دریچه با عرض موردنظر برداشته شده تا خاک داخل باکس به بیرون هدایت شود. سپس وزن خاک بیرون ریخته و شکل سطح خاک لغزش یافته به‌دقت اندازهگیری میشود؛ که در ادامه نتایج به‌دست‌آمده از آزمایشات در حالتهای مختلف ارائه شده است.
4-4-1- ارتفاع 15 سانتیمتر
در این مرحله از آزمایش خاک در 3 لایهی 5 سانتیمتری که هر لایه با 5 ضربه متراکم شد تا ارتفاع 15 سانتیمتر ریخته میشود (شکل 4-4). پس از انجام این کار دریچه 2 سانتیمتری باز شده، خاک جابجا میشود. سپس عرض و طول گسیختگی و وزن خاک ریخته شده، اندازهگیری میشود. این روند برای دریچههای 4، 6، 8 و 50 سانتیمتر تکرار میشود (شکل 4-15).

مطلب مرتبط با این موضوع :  کارکنان، اثربخشی، مدیران، است.که، اتومایسیون، پاداش، بازوی، است.-عملکرد،، ارتباطات، استقامت، موسسه، استراتژیک

شکل 4-4: آزمایش با ارتفاع 15 سانتیمتر
نتایج به‌دست‌آمده برای خاک نوع 1:
از شکل (4-5) تا شکل (4-14)، سطح گسیختگی برای دو نوع خاک به ترتیب دریچههای 2،4،6،8 سانتیمتر برای ارتفاع 15 سانتیمتر را نشان میدهد. همان‌گونه که مشاهده میشود، سطح گسیختگی غیرهخطی میباشد. آنچهکه مشاهده شد، در آزمایشات با افزایش عرض دریچه از 2 سانتیمتر به 4 سانتیمتر، ماکزیمم سطح گسیختگی از 7.5 سانتیمتر (شکل 4-5)، در دریچه 2 به 8.3 سانتیمتر (شکل 4-6) در دریچه 4 سانتیمتری افزایش یافته است؛ که با افزایش عرض دریچه درنهایت سطح گسیختگی منطبق بر سطح گسیختگی حاصل از تئوری رانکین میشود.

شکل 4-5: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری

شکل 4-6: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری

شکل 4-7: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری

شکل 4-8: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری

شکل 4-9: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری
همان‌گونه که در شکل (4-5)، مشاهده میشود، عرض گسیختگی میزان 7.5 سانتیمتر را برای خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری نشان میدهد. با افزایش عرض دریچه به 4 سانتیمتری این مقدار به 8.3 سانتیمتر میرسد (شکل 4-6) و همچنین 8.5 و 9.5 سانتیمتر به ترتیب برای دریچههای 6 و 8 سانتیمتری به‌دست‌آمده است (شکل 4-7 و شکل 4-8). ملاحظه میشود که عرض گسیختگی رابطه مستقیمی با عرض دریچه دارد.
نتایج به‌دست‌آمده برای خاک نوع 2:

شکل 4-10: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری

شکل 4-11: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4 سانتیمتری

شکل 4-12: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 6 سانتیمتری

شکل 4-13: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 8 سانتیمتری

شکل 4-14: گسیختگی خاک با ارتفاع 15 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 50 سانتیمتری

شکل 4-15: نمونهای از شکل گسیختگی
4-4-2- ارتفاع 20 سانتیمتر
روند آزمایش همانند آزمایش با ارتفاع 15 سانتیمتر است با این تفاوت که ارتفاع خاک در این سری 20 سانتیمتر بوده که در 4 لایهی 5 سانتیمتری ریخته و متراکم شده است (شکل 4-26).
نتایج به‌دست‌آمده برای خاک نوع 1:
از شکل (4-16) تا شکل (4-25)، سطح گسیختگی خاک برای ارتفاع 20 سانتیمتر را نشان داده شده است.

شکل 4-16: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 2 سانتیمتری

شکل 4-17: گسیختگی خاک با ارتفاع 20 سانتیمتر ناشی از جابجایی دریچه 4