مطالعه آزمایشگاهی و عددی بر روی عملکرد لرزه‌ای دیوار مسلح شده‌ی ترکیبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران، تهران، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران.

چکیده

محدودیت­‌ها و معایب موجود در هر یک از روش‌­های پایدار سازی توده خاک سبب شده است تا در دهه‌ی اخیر، استفاده‌ی همزمان از چند روش مختلف در کنار هم در قالب یک سیستم مرکب ابداع و معرفی گردد. در این راستا، سیستم خاک مسلح شده‌ی ترکیبی به صورت تلفیقی از دو روش خاک میخ‌کوبی شده و خاک مسلح، ضمن اختصاص جایگاه مناسبی در میان روش‌های پایدارسازی، با استقبال گسترده‌­ای مواجه شده است. عدم وجود شناخت کافی از عملکرد این سیستم نوظهور به خصوص در شرایط لرزه‌­ای، ما را بر آن داشت تا در تحقیق حاضر ضمن ساخت 3 مدل فیزیکی g1 با ارتفاع یکسان و طول میخ­‌های مختلف بر روی میز­لرزه و همچنین 10 مدل عددی با مقادیر متفاوت از ارتفاع دیوار و طول المان تسلیح، به بررسی عملکرد لرزه‌­ای این سیستم در قالب مرزهای سطوح عملکرد، اشکال گوه گسیختگی، بزرگ‌ نمایی شتاب و تغییر مکان‌های افقی در شرایط لرزه­ای مختلف پرداخته شود. نتایج به دست آمده حاکی از ورود سیستم به فاز پلاستیک و آغاز تشکیل گوه گسیختگی به ازای تغییر مکان‌های افقی نرمالیزه شده (∆x/H) 0/55 الی 1/10 درصد و 5/0 الی5/6 درصد می­‌باشد. همچنین مشاهده شد که گوه گسیختگی احتمالی به صورت ترکیبی از یک سطح منحنی با تقعر رو به پایین و یک سطح مایل با نقطه تلاقی مشخص می‌­باشد. رشد ناگهانی 26 تا 33 درصدی تغییر شکل‌های افقی سیستم ضمن عبور از مرز رده‌ی طولی H 0/8 در خلال کاهش طول المان‌های تسلیح صحت توصیه­‌های آیین‌­نامه FHWA را در خصوص انتخاب 0/7H به عنوان طول بحرانی المان‌های تسلیح در شرایط لرزه‌­ای تأیید کرد. از سوی دیگر، کاهش تأثیرپذیری تغییر شکل‌های سیستم مرکب سری از تغییرات طول المان تسلیح، شتاب پایه و CAV در خلال افزایش ارتفاع سیستم نشان داد که انتخاب طول المان‌های میخ و المان‌های تسمه در سیستم مرکب سری به صورت ضریبی یکسان از ارتفاع کل سیستم می­‌تواند به عنوان یک چیدمان کارآمد معرفی گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental and Numerical Study on the Seismic Performance of MSE/Soil Nail Hybrid Walls

نویسندگان [English]

  • Nabiallah Ahmadi 1
  • Majid Yazdandoust 2
1 Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran.
2 Department of Civil Engineering, Tafresh University, Tafresh, Iran.
چکیده [English]

In this study, a series of 1-g shaking table tests using variable-amplitude harmonic excitations were performed on 0.8 m high MSE/Soil nail hybrid wall models to investigate the seismic behavior of this innovative retaining system. Ten finite element models were also prepared with different wall heights and nail lengths to carry out a parametric study. Findings showed that in models with constant length of steel strip, the deformation mode of MSE/Soil nail hybrid walls highly depends on the length of nails and the combination of a base sliding and overturning deformation mode was observed as the predominant mode of deformation. Irrespective of different nail lengths, the pattern of the observed failure mechanisms included a moving block and a combination of a reverse curve and flat failure surface with certain intersection point. Also, a range of ∆x/H = 0.55 - 1.10 % as a transitional level from quasi-elastic to plastic state and based on starting the development of active wedge failure, a range of ∆x/H = 5.0% - 5.6 % as a transitional level from plastic to failure state were determined. On the other hand, according to the significant increase in wall displacements by decreasing the L/H ratio of 0.7, L/H= 0.7 was presented as the critical ratio in seismic conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MSE/Soil nail hybrid wall
  • Dynamic failure mechanism
  • Seismic Performance levels
  • Shaking Table Test
  • Numerical modeling

مراجع

[1] T.A. Wood, P.W. Jayawickrama, W.D. Lawson, Instrumentation and Monitoring of an MSE/Soil Nail Hybrid Retaining Wall, Proceedings of the International Foundation Congress and Equipment Expo. ASCE, (2009).
[2] A. Daniel P.E. Thome, Rehabilitation of an Existing Mechanically Stabilized Earth Wall Using Soil Nails, DFI’s 30th Annual Conference on Deep Foundations Chicago, Illinois, (2005).
[3] FHWA, Shored Mechanically Stabilized Earth (SMSE) Wall Systems Design Guidelines, Publication No. FHWA-CFL/TD-06-001, National Highway Institute, (2006).
[4] C-C. Fan, C-F. Hsiao, Field Performance of a Hybrid Reinforced Earth Embankment Built Adjacent to a Slope with Narrow Fill Space, Journal of Geoengineering, 6(1) (2011) 47-62.
[5] B.S. Yiqing wei, Development of equivalent surcharge loads for the design of soil nailed segment of MSE/SOIL NAIL HYBRID Retaining walls based on results from full-scale wall instrumentation and finite element analysis, PhD thesis (2013).
[6] M. Yazdandoust, Shaking table modeling of MSE/soil nail hybrid retaining walls. Soils Found., 59 (2) (2019a) 241–252.
[7] M. Yazdandoust, Numerical and Experimental Study to Evaluation of Seismic Performance of Reinforced Earth whit Steel Elements, PhD thesis (2013) (in Persian).
[8] Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Building, Building and Housing Research Center, Standard No. 2800, 3rd Edition, (2014) (in Persian).
 [9] K. Ishihara, A.M. Asal, Dynamic behavior of soils, soil amplification and soil structure interaction', final report for working group d., UNDP/UNESCO project on earthquake risk reduction in Balkan region, (1982).
[10] M.K. Jafari, A. Shafiee, A. Ramzkhah, Dynamic properties of the fine grained soils in south of Tehran, J. Seismol. Earthq. Eng., 4 (2002) 25–35.
[11] H.B. Seed, T.R. Wong, I.M. Idriss, K. Tokimatsu, Moduli and damping factors for dynamic analyses of cohesionless soils, Journal of Geotechnical Engineering, 112(11) (1986) 1016–32.
[12] E.Y. Sharif, A.A. Al Bis, M.K. Harb, An Application of Geophysical Techniques for Determining Dynamic Properties of the Ground in Dubailand Area, UAE, Arab Center for Engineering Studies, (2008).
[13] J. Chai, and J.P. Carter, Deformation Analysis in Soft Ground Improvement, Springer, (2009).
[14] S.L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice Hall, (1996).
[15] O.E. Suncar, Pullout and Tensile Behavior of Crimped Steel Reinforcement for Mechanically Stabilized Earth (MSE) Walls, Utah State University, (2011).
[16] FLAC Manual, Ver. 5.0, Itasca, USA, (2005).
[17]M. Yazdandoust, Numerical and Experimental Study on Seismic Behavior of Soil-Nailed Walls to Introduce the Pseudo Static Coefficient Based on Performance Levels. Amirkabir J. Civil Eng., 50(1) (2018) 189-210.
[18] NCHRP REPORT 701, Proposed Specifications for LRFD Soil-Nailing Design and Construction, in: National Cooperative Highway Research Program, (2011).
[19] AASHTO, Interims: Standard Specifications for Highway Bridges, 17th Edition, American Association of State Highway a Transportation Officials, Washington, D.C., USA, (2002).
[20] T. Kokusho, Cyclic triaxial test of dynamic soil properties for wide strain range, Soils and foundations, 20(2) (1980) 45-60.
[21] B. Huang, R.J. Bathurst, K. Hatami, Numerical study of the influence of reinforcement length and spacing on reinforced soil segmental walls of variable height, Proceedings of the First Pan American Geosynthetics Conference and Exhibition, Cancun, Mexico, IFAI, (2008) 1256–1264.
[22] K. Hatami,  R.J. Bathurst, Effect of structural design on fundamental frequency of reinforced-soil retaining walls SoilDynamics and Earthquake Engineering, 19(3) (2000) 137-157.
[23] R.J. Bathurst, K. Hatami, Seismic response analysis of a geosynthetic-reinforced soil retaining wall, Geosynthetics International, 5(1-2) (1998) 127-166.
[24] D.M. Wood, Geotechnical modelling, Version 2.2, (2004).
[25] J.B. Hansen, Earth pressure calculation. Copenhagen: Danish Technical Press, (1953).
[26] M.R. Tufenkjian, M.Vucetic, Dynamic failure Mechanism of Soil- Nailed Excavation Models in Centrifuge, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 126(3) (2000) 227-235.
[27] K. Watanabe, Y. Munaf, J. Koseki, M. Tateyama, K. Kojima, Behavior of several types of model retaining walls subjected to irregular exaction, Soils Found, 43(5) (2003) 13–27. 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 54، شماره 1
فروردین 1401
صفحه 165-190

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار