Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Vafaian,Behrooz Koosha
محمود وفائیان (استاد راهنما) بهروز کوشا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Misaghi
علیرضا میثاقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1382

TITLE

Laboratory Study of the Behavior of Reinforced Soil slopes with Small Scale Model Tests
Reinforced soil technology has been extensively used during the last decades in the construction of embankments and retaining walls. The similitude requirements between the reduced-scale model and the actual prototype were found to be difficult to formulate and practically impossible to verify. Therefore, the results of the laboratory model study cannot be extrapolated to provide a data base for empirical relationships between design parameters and system performance of actual structures. However, these reduced-scale models provided a very efficient, rapid and economical research tool to investigate the failure mechanisms of the reinforced soil slopes. Some laboratory experiments were performed to observe the behavior of steeped reinforced soil slopes in small scale laboratory model under the plane strain conditions. Reinforcements were made by a low strength paper strips and the loading on the soil surface was done by step-wised increments of dead weights. By this small model, effect of shear resistance of soil, number and width of reinforcement strips and width of loading surface are some subjects which have been studied. A computational program has also compiled in Matlab, in order to check the analytical interpretations of the Results. The effect of the external loading and the tensile strength of the reinforcement strips have been added to the well known formula of Fellenius and Bishop by which the stability and the relevant amounts of safety factor were analyzed. Based on the present study, the following remarks could be concluded: Failure conditions (i.e. the geometric parameters of failure surface and the maximum tolerable load) obtained from the tests show very well compatibility between the test results and logical expectable behavior. The results indicated that the cross section of the failure surface is quite and close to a circular arc in the cases corresponding to the external loads for all of the models. Increasing the number or width of reinforcement strips, width of loading surface, distance of loading from the edge and soil shear resistance, all are on the side of increasing the amounts of tolerable external loads and reducing the radius of failure surface arc. The effect of sidewall friction can be evaluated almost correctly for for considering in stability computations. Simplified Fellenius's limit equilibrium formula is the most reliable equation for the analyses regarding the failure conditions and factor of safety. The modification for considering the effect of tensile strength of reinforcement and the sidewall friction in model tests results in excellent compatible and acceptable results. It is very reliable to accept that the peak friction angle of soil is mobilized during the the failure rather than the residual.
در دو دهه گذشته تکنیک خاک مسلح به طور گسترده در ساخت شیروانی‌ها, دیوار‌های حائل و خاکریز پی‌ها به کار گرفته شده است. گستره وسیعی از عناصر تسلیح با مصالح مختلف برای کاربرد در این گونه سازه‌ها تولید و گسترش یافته‌اند. از مهمترین عناصر تسلیح می‌توان نوار‌های فلزی, میلگرد‌های فولادی و انواع ژئوسنتتیک‌ها را ذکر نمود. مطالعات آزمایشگاهی نسبتاً زیادی از جمله آزمایش برروی مدل‌های تمام مقیاس, مدل‌های کاهش یافته در سانتریفوژ و مدل‌های کوچک مقیاس و همچنین مطالعات میدانی با ابزار‌گذاری شیب‌های خاک مسلح واقعی انجام شده است. با تمام کوشش‌هایی که در مورد یافتن مدل مناسبی حاوی عناصر تسلیح و ابزارگذاری آنها برای اندازه‌گیری نیروی کششی بسیج‌ شده انجام گرفته است و همچنین با وجود تأمین شباهتهای مورد‌نیاز‌ بین مدل کاهش مقیاس‌یافته و نمونه واقعی برای فرموله‌کردن رفتار شیبهای خاکی مسلح، ارتباط دادن مستقیم نتایج حاصل از مدل آزمایشگاهی با پارامترهای طراحی و اطمینان از عملکرد سیستم‌های واقعی خاک مسلح هنوز هم با دقت کامل مقدور نشده است. با وجود این کاربرد مدل‌های کوچک ابزاری مناسب و اقتصادی برای بررسی پارامتر‌های موثر بر بار گسیختگی و شکل هندسی سطح گسیختگی شیب‌های خاکی مسلح محسوب می‌شوند و به علاوه با تجهیزات بیشتر، می‌توان از این مدل‌ها برای مطالعه پارامتری و ارزیابی الگو‌های طراحی موجود ونیز نمایش آموزشی رفتار خاک استفاده کرد. در این تحقیق با ساختن مدل‌های شیب خاک مسلح در محفظه آزمایش و بارگذاری این مدل‌ها توسط صفحات بار‌گذاری صلب واقع بر سطح شیب, اثر پارامترهایی همچون نوع خاک مدل، عرض و تعداد نوار‌های تسلیح, فاصله صفحه بار‌گذاری از لبه شیب، امتداد نوار‌های تسلیح تا پشت لایه فوقانی و عرض سطح بارگذاری بر بار نهایی گسیختگی مدل مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین تاثیر این فاکتور‌ها بر مشخصات هندسی سطح گسیختگی نظیر شعاع کمان و زاویه مقابل آن مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین مقاومت برشی سه نوع خاک مورد استفاده در مدل‌ها و مقاومت کششی تسلیح مورد استفاده در مدل‌ها, آزمایش‌های مقاومت برشی در هفت تنش نرمال متفاوت و آزمایش‌های مقاومت کششی در نسبت‌های طول به عرض مختلف انجام گرفت. با افزایش مقاومت برشی خاک, افزایش فاصله صفحه بار‌گذاری از لبه شیب، افزایش تعداد نوار‌های تسلیح و افزایش عرض نوار‌های تسلیح بار نهایی گسیختگی افزایش یافت. امتداد نوار‌های تسلیح تا پشت لایه فوقانی تاثیر چندانی بر بار نهایی گسیختگی نداشته‌است. همچنین پارامتر‌های فوق تاثیری چندانی بر شکل سطح گسیختگی در این مدل‌ها نداشتند و شکل سطوح گسیختگی در تمام مدل‌ها منطبق بر کمانی از دایره بود. با افزایش مقاومت برشی خاک, افزایش تعداد نوار‌های تسلیح و افزایش عرض نوار‌های تسلیح شعاع کمان گسیختگی و زاویه کمان گسیختگی افزایش یافته‌است. در واقع مدل‌هایی که بار گسیختگی بیشتری داشتند شعاع کمان گسیختگی کمتر و زاویه کمان گسیختگی بیشتری داشتند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی