دانلود پروژه: ارزیابی پتانسیل روانگرایی در محدوده سازه­های زیرزمینی با استفاده از زمین­آمار مورد مطالعاتی، مسیر خط دو مترو تبریز

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                          صفحه

فصل اول: مقدمه و اهداف تحقیق. 1

فصل دوم: پدیده روانگرایی و روش­های مختلف بررسی آن. 5

2-1- پدیده روانگرایی. 6

2-2- مکانیزم روانگرایی. 6

2-3- آسیب­های ناشی از روانگرایی خاک­ها. 7

2-3-1- آسیب­های سطحی. 8

2-3-2- آسیب­های ناشی از روانگرایی بر سازه­های زیرزمینی  8

2-3-2-1- انواع خرابی­های سازه­های زیرزمینی در اثر وقوع روانگرایی  9

2-3-2-2- راهکارهای مقابله با خرابی­ها. 11

2-4- روش­های مختلف ارزیابی پتانسیل روانگرایی در یک عمق معین از نهشته­های خاکی. 13

2-4-1- روش­های آزمایشگاهی موجود برای ارزیابی پتانسیل روانگرایی  14

2-4-2- روابط تجربی موجود برای ارزیابی پتانسیل روانگرایی  17

2-4-2-1- روابط تجربی بر مبنای داده­های حاصل از آزمون نفوذ استاندارد. 17

2-4-2-1-1- آزمون نفوذ استاندارد. 18

2-4-2-1-2- روش سید و ادریس. 20

2-4-2-1-3- روش ایواساکی و همکاران (1978). 25

2-4-2-2- روابط تجربی بر مبنای داده­های حاصل از آزمون نفوذ مخروط  27

2-4-2-2-1- آزمون نفوذ مخروط. 27

2-4-2-2-2- روش رابرتسون و وراید (1998). 28

2-4-2-3- روابط بر مبنای سرعت موج برشی. 28

2-4-2-4- مقایسه دقت پیش­بینی روابط تجربی . 29

2-5- بررسی تغییرات پتانسیل روانگرایی در دو بعد و نیز در فضا  29

2-6- معیارهای موجود برای بررسی استعداد روانگرایی خاک­های لای­دار و رس­دار. 30

2-7- جمع­بندی. 31

فصل سوم: مبانی زمین­آمار 32

3-1- مقدمه. 33

3-2- واریوگرام. 33

3-2-1- کلیات. 33

3-2-2- واریوگرام جهتی و غیر جهتی. 37

3-2-3- روند. 39

3-2-4- ناهمسانگردی. 39

3-2-5- مدلسازی واریوگرام. 40

3-2-5-1- مدل کروی. 40

3-2-5-2- مدل گوسی. 41

3-2-5-3- مدل نمایی. 41

3-2-5-4- مدل خطی بدون سقف. 42

3-2-5-5- مدل خطی سقف­دار. 42

3-2-5-6- مدل سینوسی (اثر سوراخ). 43

3-3- واریانس تخمین. 44

3-4- کریجینگ. 45

3-4-1- مقدمه. 45

3-4-2-انواع کریجینگ. 45

3-4-2-1- انواع کریجینگ بر حسب مشخصات ساختار فضایی  45

3-4-2-2- انواع کریجینگ بر حسب حجم پایه. 47

3-4-2-2-1- کریجینگ نقطه­ای. 47

3-4-2-2-2- کریجینگ بلوکی. 47

3-4-2-3- سایر انواع کریجینگ. 47

3-5- مراحل تخمین به روش زمین آماری 47

3-6- مطالعات پیشین صورت گرفته در خصوص استفاده از زمین­آمار در ارزیابی پتانسیل روانگرایی 49

3-6-1- ییگوسگیل و همکاران (2006) 49

3-6-2- داوسون و بایز (2005) 50

3-7- جمع­بندی 52

فصل چهارم: معرفی مسیر خط دو مترو تبریز. 53

4-1- مقدمه. 54

4-2- وضعيت لايه­هاي زيرسطحي مسیر خط دو مترو تبریز. 54

4-3- زمین شناسی عمومی منطقه. 57

4-4- تکتونیک و لرزه­خیزی منطقه. 58

4-5- وضعیت آب زیرزمینی در محدوده مورد مطالعه. 59

4-6- آزمایش­های صحرایی صورت گرفته در ناحیه مورد مطالعه  59

4-7- آزمایش­های آزمایشگاهی صورت گرفته در ناحیه مورد مطالعه  59

4-8- جمع­بندی. 60

فصل پنجم: تعیین پتانسیل روانگرایی رسوبات مسیر خط دو مترو تبریز با استفاده از زمین­آمار. 61

5-1- مقدمه. 62

5-2- آماده­سازی و تحلیل آماری داده­ها 62

5-3-واریوگرافی. 66

5-3-1- محاسبات واریوگرام تجربی و برازش مدل. 66

5-3-2- اعتبارسنجی داده­ها. 68

5-4- تخمین کریجینگ. 69

5-5- جمع­بندی. 75

فصل ششم: نتایج و پیشنهادها. 76

6-1- نتایج. 77

6-2- پیشنهادها. 78

منابع و مآخذ. 79

پیوست. 83

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                             صفحه

شکل 2-1- شماتیک رفتار ذرات خاک الف) قبل، ب) بعد، ج) حین روانگرایی  7

شکل 2-2- خرابی سطحی ناشی از حرکت رو به بالای یک سازه زیرزمینی  8

شکل 2-3- وضعیت تونل الف) قبل، ب)پس از وقوع روانگرایی خاک­های اطراف آن. 10

شکل 2-4- نمایش نحوه نصب دیوارهای آب­بند به منظور کاهش اثرات روانگرایی خاک­های اطراف تونل.    12

شکل2-5- وضعیت برکنش سازه و آماس سطح ناشی از آن الف) قبل، ب) بعد از نصب دیوارهای آب­بند. 12

شکل 2-6- تاثیر نصب دیوار آب­بند بر جابجایی قائم سازه زیرزمینی  13

شکل 2-7- وضعیت تنش در یک جزء کوچک خاک در صحرا الف) قبل از وقوع زلزله ب) پس از زلزله. 14

شکل 2-8- حداکثر تنش برشی در یک عمق برای ستون خاک صلب. 16

شکل 2-9- ناحیه روانگرایی در صحرا. 16

شکل 2-10- نمونه­ای از روش­های انجام SPT و نیز تجهیزات مورد استفاده در آن. 19

شکل 2-11- فلوچارت تحلیل مربوط به روش یود و همکاران (2001). 21

شکل 2-12- رابطه بین بزرگای گشتاوری و سایر مقیاس­های بزرگا. 22

شکل 2-13- محدوده خاک­های روانگرا. 30

شکل 3-1- اصول محاسبه واریوگرام. 34

شکل 3-2- نمونه­ای از یک واریوگرام. 35

شکل 3-3- رابطه بین واریوگرام و کوواریوگرام. 37

شکل 3-4- محدوده مجاز انتخاب نمونه­ها برای رسم واریوگرام جهتی  38

شکل 3-5- مدل واریوگرام ناهمسانگردی هندسی. 39

شکل 3-6- مدل واریوگرام ناهمسانگردی منطقه­ای. 40

شکل 3-7- نمونه­ای از یک واریوگرام مدل کروی. 41

شکل 3-8- نمونه­ای از یک واریوگرام مدل گوسی. 41

شکل3-9- نمونه­ای از یک واریوگرام مدل نمایی. 42

شکل 3-10- مدل خطی بدون سقف. 42

شکل 3-11- مدل خطی سقف­دار. 43

شکل 3-12- نمونه­ای از یک مدل واریوگرام مدل سینوسی. 43

شکل 3-13- نمونه­ای از نقشه­های استعداد روانگرایی ترسیم شده با استفاده از ترکیب کریجینگ معمولی و GIS. 51

شکل 3-14- احتمال وقوع روانگرایی برآورد شده در بال­بوئا 52

شکل 4-1- مسیر خط دو بر روی نقشه تبریز. 55

شکل 4-2- بخشی از مقطع زمین­شناسی خط دوی متروی تبریز 57

شکل 4-3- نمونه­ای از داده­های حاصل از آزمون­های نفوذ استاندارد انجام گرفته در منطقه 59

شکل 5-1- الف) هیستوگرام؛ ب) نمودا احتمال نرمال مقادیر فاکتور ایمنی در برابر روانگرایی. 64

شکل 5-2- الف) هیستوگرام؛ ب) نمودا احتمال نرمال مقادیر تبدیل یافته فاکتور ایمنی در برابر روانگرایی 65

شکل 5-3- نمودار جعبه­ای مقادیر تبدیل­یافته الف) قبل از حذف؛ ب) بعد از حذف مقادیر خارج از ردیف 65

شکل5-4- واریوگرام تجربی در راستای XY و مدل نمایی برازش شده به آن 67

شکل 5-5- واریوگرام تجربی در راستای محور Z به همراه مدل برازش شده به آن 68

شکل 5-6- نمودار همبستگی مقایر اصلی و تخمینی فاکتور ایمنی در برابر روانگرایی 69

شکل 5-7-مقطع توپوگرافی مربوط به مسیر خط دو مترو تبریز 70

شکل 5-8- نقشه دو بعدی مقادیر تخمینی پارامتر فاکتور ایمنی در راستای  XYو در ارتفاع؛ الف) 1329، ب) 1341، ج) 1365، د)1377 متری 72

شکل 5-9- نقشه دو بعدی واریانس خطای تخمین مقادیر فاکتور ایمنی؛ در ارتفاع الف) 1329پ، ب) 1341، ج) 1365، د)1377 متری 73

شکل 5-10- نقشه دو بعدی واریانس خطای تخمین مقادیر فاکتور ایمنی در طول؛­الف) 611361، ب) 612061، ج) 613261 متری 74

شکل 5-11- نقشه دو بعدی واریانس خطای تخمین مقادیر فاکتور ایمنی؛ در طول­الف) 611361، ب) 612061، ج) 613261 متری 75

فهرست جداول

عنوان                                                                                                          صفحه

جدول 2-1- تعداد نوسانات تنش­های مهم مربوط به …. 16

جدول 2-2- ضرایب اصلاح عدد SPT برای روش­ها و دستگاه­های مختلف صحرایی  24

جدول 2-3- معیار اندروس و مارتین. 31

جدول 2-4- معیار بری و سانشیو. 32

جدول 4-1- زلزله هاي روي داده در اثر فعاليت گسل شمال تبريز  58

جدول 5-1- خلاصه پارامترهای آماری مقادیر فاکتور ایمنی در برابر روانگرایی. 66

جدول 5-2- مختصات مربوط به دو نقطه ابتدا و انتهای مسیر مورد مطالعه  70

 

 

 

 

 

 

فهرست علائم و اختصارات

: وزن مخصوص خاک

τ: مقاومت برشی خاک

σ’: تنش سربار موثر، تنش موثر قائم

σ: تنش کل سربار

α و β: ضرایب تصحیح عدد نفوذ استاندارد برای محتوی ریزدانه

Z: عمقی که در آن پتانسیل روانگرایی بررسی می­شود

x_i مقدار متغیر ناحیه­ای در نقطه­ iام

V_S: سرعت موج برشی

u: فشار آب منفذی

R_f: نسبت اصطکاک

r_d: ضریب کاهش تنش

R: مقاومت برجا یا مقاومت برشی سیکلی زهکشی نشده المان خاک در برابر بارهای دینامیکی زلزله

q_c: مقاومت نقوذ مخروط

PI: نشانه خمیری خاک

N_L,60: عدد نفوذ استاندارد تصحیح شده نسبت به مشخصات تجهیزات و نیز فشار موثر قائم

N_L,60,FC: عدد نفوذ استاندارد تصحیح شده نسبت به مشخصات تجهیزات،فشار موثر قائم و محتوی ریزدانه

N₆₀: عدد نفوذ استاندارد تصحیح شده برای روش­ها و دستگاه­های مختلف صحرایی

N: عدد نفوذ استاندارد اندازه­گیری شده در صحرا

M_W: بزرگای گشتاوری زلزله

MSF: ضریب مقیاس بزرگای زلزله

M_L: مقیاس محلی یا ریشتر

m_-h وm_+h: میانگین­هایی که در محاسبه کوواریوگرام شرکت می­کنند

m_b: بزرگای موج حجمی با دوره تناوب کوتاه

m_B: بزرگای موج حجمی با دوره تناوب بلند

m: نعداد نوسانات مهم با تنش یکنواخت در تازیخچه زمانی تنش برشی

LL: حد مایع

Lu: درجه روانگرایی خاک

K₀: ضریب فشار خاک در حالت سکون

h: گام واریوگرام

g: شتاب ثقل زمین

f_s:مقاومت اصطکاک موضعی جداره

F_L: فاکتور ایمنی در برابر روانگرایی

FC: محتوی ریزدانه

E{}: امید ریاضی

CSR: نسبت تنش تناوبی ناشی از ارتعاش زلزله

CRR: نسبت مقاومت تناوبی خاک به ازای بزرگای گشتاوری برابر با M_W

CPT: آزمون نفوذ مخروط

C_N: ضریب تصحیح تنش موثر قائم

C_E: ضریب نسبت انرژی

C₀: اثر قطعه ای

C: سقف

C(h): کوواریوگرام

D₅₀: قطر متوسط ذرات خاک

: اضافه فشار منفذی

a_max: بیشینه شتاب سطحی

a: دامنه تأثیر واریوگرام

_5/7CRR: نسبت مقاومت تناوبی خاک به ازای بزرگای گشتاوری برابر با هفت و نیم

= مقدار متوسط واریوگرام بین نقاط مختلف نمونه ها و قطعه مورد تخمین

= مقدار متوسط واریوگرام بین نقاط مختلف نمونه ها

= مقدار متوسط واریوگرام بین نقاط مختلف موجود در داخل قطعه مورد تخمین

:σ² واریانس کل داده ها

😡_i+1 مقدار متغیر ناحیه­ای در نقطه ای به فاصله h از نقطه i ام

:N(h) تعداد جفت نقاطی که در محاسبه واریوگرام شرکت می­کنند

:M_s بزرگای موج سطحی

:C₁ فاصله بین اثر قطعه­ای و سقف واریوگرام

: میانگین واریوگرام جفت نقاطی است که یک انتهای بردار واصل آن­ها در نمونه iام و انتهای دیگر آن در محدوده نمونه jام باشد

: عرض باند

: ضریب لاگرانژ

: شیب خط در مدل واریوگرام خطی بدون سقف و سقف دار

: سمیواریوگرام

: زاویه بردار h با صفحه xy (در حالت سه بعدی)

: زاویه بردار گام با جهت مثبت محور x (در حالت دو بعدی)، زاویه بردار گام واقع در صفحه xy با جهت مثبت محور x (در حالت سه بعدی)

: دامنه تنش برشی تناوبی

: اوزان کریجینگ

: زاویه اصطکاک داخلی

حداکثر تنش برشی

: مقاومت راس مخروط نرمال شده نسبت به یک سطح تنش مرجع

: مقاومت راس مخروط نرمال شده ماسه تمیز نسبت به یک سطح تنش مرجع

: ضریب تصحیح روش نمونه­گیری

: ضریب تصحیح طول میله

: ضریب تصحیح قطر گمانه

: تنش برشی تناوبی یکنواخت معادل

: تنش موثر افقی

K: ظرفیت باربری خاک در حضور اضافه فشار منفذی

: ظرفیت باربری خاک در حالتی که اضافه فشار منفذی وجود ندارد

: حداکثر تنش برشی اصلاح یافته