مطالعه عددی سه بعدی تأثیر کنج‌های محدب بر جابه‌‏جایی‏‌های ناشی از عملیات گودبرداری برای دیواره‏های پایدارسازی شده با روش میخ‌‏‏گذاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی ژئوتکنیک، دانشکده عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشکده مهندسی عمران، پردیس فنی و مهندسی، دانشگاه یزد

چکیده

در بسیاری از پروژه‏‌های گودبرداری‏، شکل پلان گودبرداری غیرمنظم و دارای کنج‌‏های محدب و مقعر است. در عمل، اغلب مواقع از تحلیل‏‌های دوبعدی (کرنش مسطح) برای کنترل ضریب اطمینان و برآورد تغییرشکل‏‌های ناشی از گودبرداری در کنج‌‏های محدب و مقعر استفاده می‏‌شود. اما بر خلاف کنج‌‏های مقعر، استفاده از تحلیل‏‌های دوبعدی برای کنج‌‏های محدب غیرمحافظه ‏کارانه است. مطالعه حاضر با استفاده از مدل‌سازی عددی به مطالعه اثرات کنج محدب بر تغییرشکل‏‌های ناشی از گودبرداری برای دیواره‌های پایدارسازی ‏شده با روش میخ‏ گذاری می‌‏پردازد. بدین منظور، یک مطالعه پارامتریک انجام می‏‌شود که شامل تحلیل‏‌های تغییرشکل دوبعدی و سه‌‏بعدی نُه دیوار پایدارسازی ‏شده به روش میخ‏‌گذاری با سه ارتفاع و سه نوع خاک متفاوت است. نتایج مطالعه حاضر نشان می‌‏دهد که طول‏ ناحیه تحت تأثیر کنج (ناحیه‌‏ای از اطراف کنج محدب که در آن مقادیر نشست‏ سه‌‏بعدی در محل تاج گود بزرگ‌تر از مقدار متناظر دوبعدی است) با کاهش مقاومت خاک افزایش می‏‌یابد. علاوه بر این، نتایج نشان می‌‏دهد که مقادیر حداکثر نسبت نشست سه‏‌بعدی به دوبعدی در طول ناحیه تحت تأثیر کنج به ارتفاع گود و نوع خاک وابسته نیست. همچنین نتایج نشان می‌‏دهد که آزیموت دادن به میخ‌‏ها در طول ناحیه تحت تأثیر کنج به صورت قابل توجهی جابه‌‏جایی‏‌ها در این ناحیه را افزایش می‌‏دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Three-dimensional Numerical Study of the Effect of Convex Corners on the Displacements Induced by Excavation for Soil-Nailed Walls

نویسندگان [English]

  • Soroush Khodaverdian 1
  • Mohammad Hazeghian 2
  • Maryam Mokhtari 3
1 Geotechnical Engineering, Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 a department of Civil Engineering, Yazd university, Yazd, iran
3 civil engineering department, faculty of engineering, yazd university
چکیده [English]

In most excavation projects, the excavation plan is irregular in shape, including concave and convex corners. In practice, the 2D (i.e., plane strain) analysis is often employed to evaluate the factor of safety and displacements induced by excavation for concave and convex corners. However, contrary to concave corners, using the plane strain analysis is not on the conservative side for convex corners. The present paper uses a numerical modeling methodology to study the effects of the convex corner on the displacements induced by excavation for soil-nailed walls. In this regard, a series of parametric studies are carried out, involving 2D and 3D deformation analyses of nine soil-nailed excavation models with three wall heights and three types of soil. The results of the paper show that the lengths of the affected zone (i.e., the zone adjacent to the convex corner along which the 3D settlements at the wall crest are higher than the 2D one) increase by decreasing the soil strength. Moreover, the results indicate that the maximum ratios of 3D settlement to 2D one along the affected zone are independent of the wall height and soil type. In addition, the results suggest that giving azimuth to soil nails along the affected zone causes the wall displacements along this zone to increase significantly.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deep Excavation
  • Nailing
  • Convex Corner
  • Three-dimensional analysis
  • FLAC3D
[1] C. Ou, D.-C. Chiou, T.-S. Wu, Three-Dimensional finite element analysis of deep excavations, Geotechnical Engineering, 122(5) (1996) 337-345.
[2] F.H. Lee, K.Y. Young, K.C.N. Quan, K.T. Chee, Effect of corners in strutted excavations: Field monitoring and case histories, Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 124(5) (1998) 339-349.
[3] R.J. Finno, J.T. Blackburn, J.F. Roboski, Three-Dimensional effects for supported excavations in clay, Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 133(1) (2007) 30-36.
[4] H. Yuan, Q. Zhang, Three dimensional performance observed in an irregular deep excavation in Shanghai soft clay, GEOTECHNICAL SPECIAL PUBLICATION, 206 (2012) 107-113.
[5] W. Zhao, C. Chen, S. Li, Y. Pang, Researches on the influence on neighboring buildings by concave and convex location effect of excavations in soft soil area, Intell Robot Syst,  (2014).
[6] H. Imeni, A. Ghanbari, F. Rashidi, H. Shahir, Numerical study on the effect of convex corner on the behavior of deep excavation, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 22(10) (2017) 3965-3984.
[7] M. Sabermahani, M. Moradi, A. Pooresmaeili, Performance of soil-nailed wall with three-dimensional geometry: centrifuge study, Physical Modelling in Geotechnics, Volume 2, (2018) 1247-1252.
[8] M. Sabermahani, M.N. Shahrbabak, M.M. Bagheri, Three-dimensional effects of nail arrangement on soil-nailed convex corners, Numerical Methods in Geotechnical Engineering IX, Volume 2,  (2018) 1129-1136.
[9] I. Itasca Consulting Group, Fast Lagrangian Analysis of Continua User's Guide, (2019).
[10] C.A. Lazate, H. Robinson, J.E. Gomez, A. Baxter, A. Cadden, R. Berg, GEOTECHNICAL ENGINEERING CIRCULAR NO. 7 SOIL NAIL WALLS - REFERENCE MANUAL, National Highway Institute U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, 2015.
[11] Y. Lim, J.-L. Briaud, Tieback walls in sand: numerical simulation and design implications, Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 125 (1999) 101-110.
[12] M. Zhang, E. Song, Z. Chen, Ground movement analysis of soil nailing construction by three-dimensional (3-D) finite element modeling (FEM), Computers and Geotechnics, 25 (1999) 191-204.