فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

استفاده از بلوک‌های پلاستیک در بررسی پایداری شبه‌استاتیکی شیروانی‌های خاکی به روش مرز بالا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
عباس خوش زبان 1
فرج‌اله عسکری 2
اورنگ فرزانه 3
1 دانشجوی دکتری تخصصی ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشیار، پژوهشکده مهندسی ژئوتکنیک، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
3 دانشیار، دانشکده عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
10.48303/bese.2022.547017.1057
چکیده
تاکنون تحقیقات متعددی در زمینه بررسی پایداری شیروانی‌های خاکی در شرایط مختلف بارگذاری با استفاده از روش تحلیل حدی مرز بالا با فرض مکانیسم گسیختگی متشکل از بلوک و یا بلوک‌های صلب صورت گرفته است. با توجه به اینکه ضریب اطمینان پایداری حاصل از روش مرز بالا از ضریب اطمینان واقعی بزرگ‌تر است، هرچه مکانیسم گسیختگی فرضی مناسب‌تر باشد، جواب حاصل از روش مرز بالا کمتر و به واقعیت نزدیک‌تر خواهد بود. ازآنجاکه در تحقیق حاضر از مکانیسم گسیختگی متشکل از بلوک‌های پلاستیک استفاده شده و رفتار این نوع بلوک‌ها نسبت به بلوک‌های صلب به واقعیت نزدیک‌ترند، لذا نتایج این روش مناسب‌تر بوده است. در این مقاله با گسترش فرمولاسیون مناسب، بلوک‌های پلاستیک برای تعیین ضریب اطمینان پایداری شیروانی تحت بار زلزله مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از این روش با نتایج حاصل از روش‌های مرز بالا و مرز پایین دیگر محققان مقایسه شده است. با توجه به مقایسه‌های صورت گرفته، ملاحظه می‌شود که در مسائل کاربردی دقت این روش در حد قابل قبول بوده و با افزایش زاویه شیب شیروانی و نیز ضریب شتاب افقی زلزله، جواب‌های حاصل از این روش به واقعیت نزدیک‌تر شده است.
کلیدواژه‌ها
تحلیل حدی مرز بالا
بلوک‌های پلاستیک
بارگذاری شبه‌استاتیکی
پایداری شیروانی
شالوده نواری

موضوعات

  1. Das, B.M. (2010) Principles of Geotechnical En-gineering, 7th, Cenage Learning, Stamford, CT.
  2. Petterson, K.E. (1916) Kajraset i Gotenborg des 5te Mars 1916 [Collapse of a quay wall at Gothenburg March 5th 1916]. Tek. Tidskr. (in Swedish).
  3. Petterson, K.E. (1955) The early history of circular sliding surfaces. Geotechnique, 5(4), 275-296.
  4. Fellenius, W. (1936) Calculation of the stability of earth dams. of the Second Congress of Large Dams, Washington, DC, 4, 445-463.
  5. Taylor, D.W. (1948) Fundamentals of Soil Mechanics. John Wiley & Sons, Inc., New York, N.Y.
  6. Duncan, J.M. (1996) State of the art: limit equilibrium and finite-element analysis of slopes. Journal of Geotechnical Engineering, 122(7), 577-596.
  7. Michalowski, R.L. (2002) Stability charts for uniform slopes. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 128(4), 351-355.
  8. Farzaneh, O. and Askari, F. (2003) Three-dimensional analysis of nonhomogeneous slopes. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 129(2), 137-145.
  9. Michalowski, R.L. (1989) Three-dimensional analysis of locally loaded slopes. Geotechnique, 39(1), 27-38.
  10. Li, A.J., Merifield, R.S., and Lyamin, A.V. (2009) Limit analysis solutions for three dimensional undrained slopes. Computers and Geotechnics, 36(8), 1330-1351.
  11. Gibson, R.E. and Morgenstern, N. (1962) A note on the stability of cuttings in normally consolidated clays. Geotechnique, 12(3), 212-216.
  12. Hunter, J.H. and Schuster, R.L. (1968) Stability of simple cuttings in normally consolidated clays. Geotechnique, 18(3), 372-378.
  13. Karkanaki, A.R., Ganjian, N., and Askari, F. (2017) Stability analysis and design of cantilever retaining walls with regard to possible failure mechanisms: an upper bound limit analysis approach. Geotechnical and Geological Engineer-ing, 35(3), 1079-1092.
  1. Li, X., Su, L., Wu, Y., and He, S. (2015) Seismic stability of gravity retaining walls under combined horizontal and vertical accelerations. Geotechnical and Geological Engineering, 33(1), 161-166.
  2. Sheikholeslami, R., Khalili, B.G., Sadollah, A., and Kim, J. (2016) Optimization of reinforced concrete retaining walls via hybrid firefly algorithm with upper bound strategy. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(6), 2428-2438.
  3. Michalowski, R. (1997) An estimate of the influence of soil weight on bearing capacity using limit analysis. Soils and Foundations, 37(4), 57-64.
  4. Michalowski, R.L. (1998) Soil reinforcement for seismic design of geotechnical structures. Computers and Geotechnics, 23(1-2), 1-17.
  5. Michalowski, R.L. (1999) Closure to “Stability of Uniformly Reinforced Slopes” by Radoslaw       Michalowski. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 125(1), 84-86.
  6. Spencer, E. (1967) A method of analysis of the stability of embankments assuming parallel inter-slice forces. Geotechnique, 17(1), 11-26.
  7. Spencer, E. (1973) Thrust line criterion in embank-ment stability analysis. Geotechnique, 23(1), 85-100.
  8. Taylor, D.W. (1937) Stability of earth slopes. Boston Soc. Civil Engineers, 24(3), 197-247.
  9. Michalowski, R.L. (1995) Slope stability analysis: a kinematical approach. Geotechnique, 45(2), 283-293.
  10. Farzaneh, O., Ganjian, N., and Askari, F. (2010) Rotation–translation mechanisms for upper-bound solution of bearing capacity problems. Computers and Geotechnics, 37(4), 449-455.
  11. Yu, H.S., Salgado, R., Sloan, S.W., and Kim, M. (1998) Limit analysis versus limit equilibrium for slope stability. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 124(1), 1-11.
  12. Yu, H.S. and Sloan, S.W. (1991) Lower bound limit analysis of axisymmetric problems using finite elements and linear programming. 6th Int. Conf. in Australia on Finite Elements, 1, 48-52.
  13. Yu, H.S. and Sloan, S.W. (1991) Lower bound limit analysis of plane problems in soil mechanics. Int. Conf. of Nonlinear Engineering Computations, 329-338.
  14. Chugh, A.K. (2003) On the boundary conditions in slope stability analysis. International Journal  for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 27(11), 905-926.
  15. Cassidy, M.J., Uzielli, M., and Lacasse, S. (2008) Probability risk assessment of landslides: A case study at Finneidfjord. Canadian Geotechnical Journal, 45(9), 1250-1267.
  16. Sloan, S.W. and Kleeman, P.W. (1995) Upper bound limit analysis using discontinuous velocity fields. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 127(1-4), 293-314.
  17. Drucker, D.C. and Prager, W. (1952) Soil mechanics and plastic analysis or limit design. Quarterly of Applied Mathematics, 10(2), 157-165.
  18. Rao, S. (1996) Engineering Optimization-Theory and Practice. Wiley.
  19. Krabbenhoft, K., Lyamin, A., and Krabbenhoft, J. (2017) Optum Computational Engineering (OptumG2) [Computer software]. Retrieved from https://www.optumce.com.

  • تاریخ دریافت 16 بهمن 1400
  • تاریخ بازنگری 0-727 فروردین 2
  • تاریخ پذیرش 09 اسفند 1400