بررسی عددی شیروانی خاکی تحت تاثیر تراز افزائی تراز آب (مقایسه تحلیل عددی با مدل فیزیکی)

خاک های منبسط شونده یا خاک های مسئله دار (expansive soil)، نوعی از خاک های عمدتا رسی هستند که دانه های آن وزن کم و ساختاری گرد دارند. در خاک های منبسط شونده تغییر مقدار رطوبت خاک، باعث ایجاد تورم در ساختار خاک می شود. خاک های منبسط شونده حجم بالایی از مواد معدنی را دارا می باشند که باعث ایجاد ترک های بزرگ در سطح زمین می شود. این خاک ها دارای پتانسیل بالا در ناپایداری، ریسک بارز خدادگر و هزینه های بالا در تعمیر و نگهداری می باشند. گسیختگی در شیروانی خاکی متشکل از خاک منبسط شونده با حضو رطوبت، به صورت ریزش محتمل می باشد. مشاهدات روی سطح گسیختگی که بعد از حفاری در اثر ز مین لغزش ایجاد شده است، نشان می دهد که گسیختگی برشی موضعی در ابتدا، در فصل مشترک رطوبت دهی- خشک کردن در داخل لایه سطحی شیروانی خاکی اتفاق می افتد و سپس در جهت نفوذ آب به سمت پایین، گسترش می یابد. به این ترتیب در مکان و عمق های مختلف، چندین سطح لغزش برشی ایجاد شده، که در نهایت به هم متصل شده و ریزش کلی شیروانی خاکی رخ می دهد. بوسیله تحلیل پایداری شیروانی های خاکی، می توان در خصوص مناسب بودن شیب ها و مشخصات تخصیص یافته مقاومتی مصالح قضاوت نمود. در عمل، ارزیابی تحلیل های عددی شیروانی خاکی به منظور ارزیابی پایداری این گونه شیب ها مورد استفاده قرار می گیرد و یک مدل سازی مناسب که پاسخ های نزدیک به شرایط برجا را ارائه دهد، از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و می تواند موجب کاهش چشم گیر هزینه های اجرایی و جلوگیری از مخاطرات ناشی از طراحی ناکارآمد شود. در تحقیق حاضر، مدل عددی به روش اجزای محدود، از روی مدل فیزیکی شیب شیروانی خاکی که در کشور چین توسط موسسه تحقیقات علمی رودخانه یانگ تسه (yrsri) ساخته شده و توسط چنگ و همکاران در سال 2011 پایش شده است، در نرم افزار plaxis 2d مدل سازی شده و هم چنین اثر اب و اثر بارگذاری به صورت مجزا توسط دو مدل رفتاری موهر- کولمب (mc) و مدل رفتاری خاک سخت شونده (hs) بر روی شیروانی خاکی، در نظر گرفته شده و ضریب اطمینان پایداری شیروانی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از کالیبراسیون مدل فیزیکی با مدل عددی، حاکی از این است که در تحلیل پایداری شیروانی، مدل رفتاری خاک سخت شونده (hs) نتایجی نزدیک تر به واقعیت ارائه می دهد. هم چنین آزمایش مدل فیزیکی و تحلیل های المان محدود، ثابت می کنند که تغییر شکل های تورمی، زمانی که اثر بیش تحکیمی و حضور درزه در نظر گرفته نشده باشد، نقش خیلی مهمی در پایداری شیروانی های خاک منبسط شونده ایفا می کنند.