ارزیابی اثر اتساع خاک بر نشست ناشی از روانگرایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

در پژوهش حاضر اثر اتساع با توجه به تنش‌های همه جانبه در لحظه روانگرایی و نیز تراکم نسبی بر نشست سازه با استفاده از نرم‌افزار OpenSees ارزیابی شده است. بدین منظور لایه‌ای ماسه‌ای با زاویه اتساع‌های مختلف و سربار اعمالی در نظر گرفته شده است. مدل ساخته شده در این پژوهش، بر اساس روش تجزیه و تحلیل وابسته تنش مؤثر، اضافه فشار آب حفره‌ای ایجاد شده در طول بارگذاری لرزه‌ای را محاسبه می‌نماید. پارامترهای مدل با استفاده از نتایج آزمایشات سانتریفیوژ VELACS انتخاب و صحت‌سنجی شده‌اند. نتایج این ارزیابی نشان می‌‌دهد که با افزایش زاویه اتساع، فشار آب حفره‌ای کاهش و نشست‌های ناشی از روانگرایی کم می‌شود. روند کاهش نشست با افزایش زاویه اتساع به سمت یک مقدار ثابت میل می‌کند؛ تا جایی که در تراکم‌های بالا با افزایش زاویه اتساع، تغییرات کمی ‌در نشست مشاهده می‌گردد. همچنین زاویه اتساع بر اساس تنش‌های مؤثر میانگین قبل از اعمال نیروهای برشی محاسبه شده و با زاویه اتساع ناشی از تنش‌های حین وقوع روانگرایی مقایسه شده است. مقایسه فوق نشان می‌دهد که  برای تراکم‌های نسبی کمتر از 60% ، زاویه اتساع بدست آمده از تنش مؤثر قبل از اعمال برش بیشتر از روش مبتنی بر تنش‌های همه جانبه حین روانگرایی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An Investigation of the Dilation Effect of Soil on Liquefaction-Induced Settlement

نویسندگان [English]

  • MohammadHossein Nakhaee 1
  • Amir Bazrafshan Moghaddam 2
1 Graduate student, Department of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

In this paper, the effect of the amount of dilation angle on the settlement of the structure due to the occurrence of liquefaction has been investigated. In this research, the dilation effect related to the density and confining stresses during liquefaction on structural settlement is investigated using OpenSEES. Therefore, a sand layer with different dilation angles and surface load is considered. The numerical model presented in this research calculated the excess pore water pressure based on fully coupled effective stress analysis during seismic loading. Model parameters were selected and verified using the results of VELACS centrifuge tests. The results showed that by increasing the dilation angle, the pore water pressure decreases, and the liquefaction-induced settlements decrease. The decreasing trend of settlement with increasing dilation angle tends to a constant value, so that at high densities with increasing dilation angle, little changes in the settlement were observed. Also, the dilation angle was calculated based on the pre-shear mean effective stresses and compared with the dilation angle caused by the stresses during liquefaction. The comparison shows that for relative densities less than 60%, the dilation angle obtained from pre-shear effective stress is more than the confining stress-based method during liquefaction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Liquefaction
  • Settlement
  • Sand
  • Dilation
  • OpenSEES

مراجع

[1] M. Jefferies, K. Been, Soil liquefaction: a critical state approach, CRC press, 2015.
[2] X.-W. Tang, J.-L. Hu, J.-N. Qiu, Identifying significant influence factors of seismic soil liquefaction and analyzing their structural relationship, KSCE Journal of Civil Engineering, 20(7) (2016) 2655-2663.
[3] Y.P. Vaid, P. Byrne, J. Hughes, Dilation angle and liquefaction potential, (1981).
[4] A. Elgamal, J. Lu, Z. Yang, Liquefaction-induced settlement of shallow foundations and remediation: 3D numerical simulation, J Earthq Eng, 9(spec01) (2005) 17-45.
[5] M. Madhav, A.M. Krishna, Liquefaction mitigation of sand deposits by granular piles-an overview, in:  Geotechnical Engineering for Disaster Mitigation and Rehabilitation, Springer, 2008, pp. 66-79.
[6] D.K. Karamitros, G.D. Bouckovalas, Y.K. Chaloulos, Insight into the seismic liquefaction performance of shallow foundations, J Geotech Geoenviron, 139(4) (2012) 599-607.
[7] P. Ayoubi, A. Pak, Liquefaction-induced settlement of shallow foundations on two-layered subsoil strata, Soil Dyn Earthq Eng, 94 (2017) 35-46.
[8] Z. Karimi, S. Dashti, Ground motion intensity measures to evaluate II: the performance of shallow-founded structures on liquefiable ground, Earthquake spectra, 33(1) (2017) 277-298.
[9] Z. Karimi, S. Dashti, Z. Bullock, K. Porter, A. Liel, Key predictors of structure settlement on liquefiable ground: a numerical parametric study, Soil Dyn Earthq Eng, 113 (2018) 286-308.
[10] J. Macedo, J.D. Bray, Key Trends in Liquefaction-Induced Building Settlement, J Geotech Geoenviron, 144(11) (2018) 04018076.
[11] M. Bolton, The strength and dilatancy of sands, Geotechnique, 37(2) (1987).
[12] T. Schanz, P. Vermeer, Angles of friction and dilatancy of sand, Geotechnique, 46(1) (1996) 145-151.
[13] O. Cinicioglu, A. Abadkon, Dilatancy and friction angles based on in situ soil conditions, J Geotech Geoenviron, 141(4) (2015) 06014019.
[14] S. Mazzoni, F. McKenna, M.H. Scott, G.L. Fenves, OpenSees command language manual, Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center, 264 (2006).
[15] Y.-w. Chen, X.-q. Liu, H.-j. Dai, Free Field Analysis of Liquefiable Soils, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 15 (2010).
[16] J. Lysmer, R.L. Kuhlemeyer, Finite dynamic model for infinite media, Journal of the Engineering Mechanics Division, 95(4) (1969) 859-878.
[17] P. Raychowdhury, T. Hutchinson, Nonlinear material models for Winkler-based shallow foundation response evaluation, in:  GeoCongress 2008: Characterization, Monitoring, and Modeling of GeoSystems, 2008, pp. 686-693.
[18] Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER), University of California, Berkeley.
[19] K. Arulmoli, K. Muraleetharan, M. Hossain, L. Fruth, VELACS: Verification of liquefaction analysis by centrifuge studies, Laboratory testing program, Soil Data Report, The Earth Technology Corporation, Project, (90-0562) (1992).
[20] M.T. Manzari, K. Arulanandan, R. Scott, VELACS project: A summary of achievements, in:  Proceedings from the Fifth US‐Japan Workshop on Earthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermeasures Against Liquefaction, Natl. Cent. for Earthquake Eng. Res., State Univ. of NY Buffalo Buffalo, 1994, pp. 389-404.
[21] Rahmani, O.G. Fare, A. Pak, Investigation of the influence of permeability coefficient on the numerical modeling of the liquefaction phenomenon, Scientia Iranica, 19(2) (2012) 179-187.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 7
مهر 1400
صفحه 3115-3128

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار