دانلود پروژه:بررسي اثر ناهمساني القائي در رفتار مکانيکي ماسه کربناتي بوشهر در شرايط زهکشي نشده

فهرست مطالب

فصل 1: مقدمه  1

1-1- کليات… 2

1-2- موضوع تحقيق… 2

1-2-1- تعريف مسئله. 2

1-2-2- هدف تحقيق… 3

1-2-3- اهميت موضوع و ضرورت تحقيق… 3

1-3- روش تحقيق و مراحل انجام آن.. 5

1-4- ساختار پايان‌نامه. 6

فصل 2: پديده ناهمساني در ماسههاي سيليکاتي و کربناتي و مروري بر ادبيات فني   8

2-1- مقدمه. 9

2-2- پديده ناهمساني در مکانيک خاک….. 9

2-3- مثال‌هايي از ناهمساني در سازه­هاي ژئوتکنيکي… 11

2-4- سابقه مطالعات پديده ناهمساني… 15

2-4-1- تاريخچه مطالعه دوران تنش اصلي… 15

2-4-2- نقش تنش مياني در رفتار مکانيکي خاک….. 25

2-5- مروري بر رفتار مکانيکي ماسه کربناتي با تأکيد ويژه بر ناهمساني… 30

2-5-1- ويژگي ماسه کربناتي… 30

2-5-2- سابقه مطالعات اثر ناهمساني در خاک کربناتي… 32

2-6- ضرورت تحقيق اثر ناهمساني در ماسه کربناتي… 38

فصل 3: برنامه آزمايش‌ها، ابزار آزمايش و مشخصات خاک مورد آزمايش     41

3-1- مقدمه. 42

3-2- برنامه آزمايش‌ها 42

3-2-1- کليات آزمايش‌ها 42

3-2-2- آزمايش ناهمساني… 42

3-2-3- آزمايش تأثير تنش مياني… 44

3-3- ويژگي‌هاي ماسه بوشهر. 45

3-3-1- زمين‌شناسي رسوبات منطقه بوشهر. 45

3-4- آزمايش‌هاي اوليه براي مشخصات مکانيکي ماسه بوشهر. 48

3-5- دستگاه مورداستفاده در آزمايش‌ها 54

3-5-1- دستگاه برش پيچشي استوانه توخالي… 54

3-5-2- کاليبراسيون عملگرها و کنترلرهاي دستگاه. 61

3-5-3- وضعيت تنش و کرنش در نمونه آزمايش…. 63

3-5-4- اصلاح پارامترهاي اندازهگيري براي پديده نفوذ غشاء. 65

3-5-5- اصلاح نتايج آزمايش‌ها براي اثر سختي غشاء. 66

3-6- مراحل عملي انجام آزمايش­ها 67

فصل 4: نتايج آزمايش‌هاي دوران راستاي تنش اصلي   71

4-1- مقدمه. 72

4-2- تحکيم نمونه­ها 72

4-3- رفتار ماسه با ترکم پائين… 74

4-3-1- رفتار تنش-کرنش…. 74

4-3-2- روند توليد فشار آب حفره­اي و مسير تنش مؤثر. 80

4-3-3- نمو کرنش‌ها و تنش‌ها 86

4-4- رفتار ماسه با تراکم متوسط… 94

4-4-1- رفتار تنش-کرنش…. 94

4-4-2- روند تغييرات فشار آب حفره­اي… 97

4-4-3- روند نمو کرنش‌ها و تنش‌ها 100

4-5- رفتار ماسه با تراکم زياد. 104

4-5-1- رفتار تنش-کرنش…. 104

4-5-2- روند توليد فشار آب حفره­اي… 105

4-6- تکرارپذيري نتايج آزمايش‌ها 106

فصل 5: تأثير تغيير راستاي بارگذاري در مشخصات ماسه بوشهر  110

5-1- مقدمه. 111

5-2- روند ناهمساني در مدول تغييرشکل سکانتي اوليه. 111

5-3- روند ناهمساني در پارامترهاي لحظه تغيير رفتار خاک….. 113

5-3-1- کرنش متناظر با تغيير رفتار. 114

5-3-2- حداکثر فشار آب حفرهاي نمونه­ها 115

5-3-3- نرخ توليد اضافه فشار آب حفره­اي… 116

5-3-4- سطح تنش انحرافي در لحظه حالت تغيير رفتار. 117

5-3-5- تنش‌هاي اصلي در لحظه حالت تغيير رفتار. 119

5-3-6- نرخ اتساع بعد از تغيير رفتار خاک….. 122

5-4- روند ناهمساني در پارامتر مقاومت نهايي… 124

5-4-1- کرنش متناظر با مقاومت نهايي… 124

5-4-2- تنش انحرافي لحظه نهايي… 126

5-4-3- فشار آب حفره­ا­ي نهايي نمونه­ها در لحظه خرابي… 128

5-4-4- روند مقاومت ماسه بر اساس پارامترهاي مؤثر. 130

5-4-5- مقايسه روند ناهمساني در مقاومت برشي ماسه بوشهر با ساير ماسه­هاي سيليکاتي    132

5-5- تأثير ناهمساني در خردشدگي دانه­ها 135

5-5-1- روش تعيين خردشدگي… 135

5-5-2- وضعيت خردشدگي نمونه­ها 136

5-5-3- تأثير ناهمساني بر نحوه خردشدگي دانه­ها 139

5-6- تأثير ناهمساني در شکل گسيختگي نمونه­ها 141

فصل 6: روند ناهمساني در ماسه بوشهر و تأثير تراکم نسبي و فشار محصورشدگي بر آن  145

6-1- تحليل کمّي روند ناهمساني… 146

6-2- روند کلي ناهمساني در ماسه بوشهر. 146

6-3- تأثير شرايط تحکيم بر ناهمساني… 150

6-4- تأثير فشار محصورشدگي بر ناهمساني… 150

6-5- تأثير تراکم بر ناهمساني… 152

فصل 7: تأثير تنش اصلي مياني بر رفتار ماسه بوشهر  154

7-1- مقدمه. 155

7-2- رفتار تنش-کرنش…. 155

7-3- نمو کرنش‌ها 157

7-4- روند توليد اضافه فشار آب حفرهاي… 158

7-5- تأثير تنش مياني بر مقاومت برشي ماسه بوشهر. 161

فصل 8: جمع‌بندي و نتيجه­گيري   163

8-1- مقدمه. 164

8-2- جمع­بندي نتايج آزمايش‌هاي ناهمساني در ماسه بوشهر. 164

8-3- پيشنهاد‌ها و توصيه­هاي اجرايي… 166

8-4- نوآوري­هاي انجام‌يافته در اين تحقيق… 168

8-5- پيشنهادها براي تحقيقات آينده. 168

مراجع  170

پيوست‌ها 178

8-1- مقدمه. 179

8-2- پايگاه دادهاي براي پديده ناهمساني مقاومت برشي در ماسه. 180

8-3- توسعه شبکه عصبي مصنوعي براي مسئله ناهمساني در ماسه. 180

8-3-1- تعيين متغيرهاي مستقل و وابسته در شبکه عصبي… 180

8-3-2- مشخصات شبکه عصبي مصنوعي… 184

8-3-3- نتايج شبکه عصبي مصنوعي… 185

8-4- تحليل حساسيت پديده ناهمساني در شرايط مختلف…. 188

8-4-1- تأثير فشار محصورشدگي بر ناهمساني… 188

8-4-2- تأثير تراکم نمونه. 188

8-4-3- تأثير تيزگوشگي دانه­ها 189

 

فهرست اشکال

شکل (2-1) قفل و بست بين دانه­ها در راستاي مختلف و ارتباط آن با راستاي بارگذاري (ميورا و همکاران، 1986). 11

شکل (2-2) کانتور راستاي تنش اصلي و مقدار تنش مياني در توده واقع در زير يک پي؛ r₀: شعاع پي، r: فاسله از مرکز پي، Z: عمق از سطح زمين، α₀: راستاي تنش اصلي حداکثر با محور قائم، p: تنش اصلي ميانگين   (لرويل و هايت، 2003). 12

شکل (2-3) کنتور توزيع راستاي تنش‌ها در المان‌هاي واقع در سطح گوه لغزش (اوتاياکومار و ويد، 1998)  13

شکل (2-4) دوران سيکلي راستاي تنش اصلي در اثر بارگذاري ناشي از موج در کف دريا (ايشيهارا و توهاتا، 1983). 13

شکل (2-5) دوران وضعيت تنش در يک المان خاک مجاور جدار شمع (لوکيديس و سالگادو، 2008)  15

شکل (2-6) تغييرات زاويه اصطکاک مؤثر با راستاي تنش اصلي در ماسه تويورا (ميورا و همکاران، 1986)  17

شکل (2-7) نمودار تنش برشي حداکثر (q) در مقابل کرنش برشي حداکثر (γ_max) براي ماسه اتاوا و مجموعه گوي شيشه­اي در آزمايش دوران تنش اصلي (ايشيباشي و همکاران، 1991). 18

شکل (2-8) تغيير رفتار ماسه تيزگوشه فريزر در اثر دوران تنش اصلي؛ σ_m: تنش اصلي ميانگين، α_σ: زاويه راستاي تنش اصلي حداکثر  )اوتاياکومار و ويد، 1995). 19

شکل (2-9) کاهش زاويه اصطکاک ماسه فريزر شل در اثر دوران تنش اصلي؛ Kc: نسبت تنشهاي اصلي حداکثر به حداقل )اوتاياکومار و ويد، 1995). 19

شکل (2-10) نمودار تنش انحرافي (q=(σ₁–σ₃)/2) در مقابل کرنش برشي حداکثر (γ_max) به همراه نمودار مسير تنش موثر q-p‘ براي ماسه تويورا با سطح تراکم نسبي 30% در آزمايش دوران راستاي تنش اصلي زهکشي نشده تحت فشار محصورشدگي p=100 kPa (ناکاتا و همکاران، 1998). 20

شکل (2-11) نمودار تنش انحرافي (q=(σ₁–σ₃)/2) در مقابل کرنش برشي حداکثر (γ_max) به همراه نمودار مسير تنش موثر q-p‘ براي ماسه تويورا با سطح تراکم نسبي 60% در آزمايش دوران راستاي تنش اصلي زهکشي نشده تحت فشار محصورشدگي p=100 kPa )ناکاتا و همکاران، 1998). 21

شکل (2-12) نمودار تنش انحرافي (q=(σ₁–σ₃)/2) در مقابل کرنش برشي حداکثر (γ_max) به همراه نمودار مسير تنش موثر q-p’ براي ماسه تويورا با سطح تراکم نسبي 90% در آزمايش دوران راستاي تنش اصلي زهکشي نشده تحت فشار محصورشدگي p=100 kPa (ناکاتا و همکاران، 1998). 21

شکل (2-13) : تغييرات زاويه اصطکاک نقطه اوج با راستاي تنش اصلي ( سيواتايالان و ويد، 2002)  22

شکل (2-14) نمودار تنش-کرنش و مسير تنش مؤثر ماسه سيليکاتي فريزر در راستاي تنش مختلف؛ α_σ: زاويه راستاي تنش اصلي حداکثر، σ‘_mc: تنش اصلي ميانگين موثر (سيواتايالان و همکاران، 2014). 24

شکل (2-15) نمودار تنش-کرنش و تغيير حجم-کرنش در ماسه فيروزکوه تحت راستاي بارگذاري مختلف و با شرايط تحکيم همسان يافته تحت فشار محصورشدگي 200 کيلو پاسکال (رازقي و رومياني، 2014)  25

شکل (2-16) : نتايج تحقيقات مختلف براي تأثير تنش مياني بر زاويه اصطکاک خاک….. 27

شکل (2-17) تغييرات نمودار نسبت تنشهاي اصلي (R) در مقابل کرنش برشي حداکثر (γ_max)  تحت مقادير ضريب تنش مياني مختلف و با شرايط تحکيم همسان با فشار محصورگي 300 کيلوپاسکال، راستاي بارگذاري 45 درجه و تراکم نسبي 34% (سايائو و ويد، 1996). 28

شکل (2-18) مسير تنش و نمودار تنش برشي-کرنش برشي حداکثر براي نمونه­ها تحت تنش مياني مختلف و با شرايط تحکيم همسان با فشار محصورگي 200 کيلوپاسکال، راستاي بارگذاري 45 درجه و تراکم نسبي 30%(اوتاياکومار و ويد، 1998). 29

شکل (2-19) : روند تغييرات زاويه اصطکاک لحظه گسيختگي براي نمونه­هايي تحت ضريب تنش مياني و تحت راستاي تنش اصلي حداکثر 45 درجه (کومروزامان و يين، 2010). 29

شکل (2-20) توزيع جغرافيايي خاک‌هاي کربناتي در جهان (راجرز 1957، مارف 1987). 32

شکل (2-21) : مسير تنش موثر (در فضاي q-p’)  براي ماسه داگز بي در آزمايش سه محوري فشاري و کششي (هيودو و همکاران، 1994). 33

شکل (2-22) رفتار ماسه کربناتي نيمه متراکم داگز بي در آزمايش سه محوري فشاري و کششي  (هيودو و همکاران، 1998). 34

شکل (2-23) رفتار ماسه کربناتي متراکم داگز بي در آزمايش سه محوري فشاري و کششي (هيودو و همکاران، 1998). 34

شکل (2-24) رفتار ماسه کربناتي راک نيمه متراکم در آزمايش سه محوري کششي و فشاري (صالح زاده و همکاران، 2008). 36

شکل (2-25) پايه سکوي دريايي در تحليل عددي )ليو و هوو، 2008). 36

شکل (2-26) نمودار ضريب باربري N_c در مقابل عمق پي پايه سکوي دريايي (ليو و هو، 2008). 37

شکل (2-27) کانتور زاويه راستاي تنش‌ اصلي حداکثر (α) در المان‌هاي اطراف فونداسيون پايه سکوي دريايي (ليو و هو، 2008). 38

شکل (3-1) توزيع رسوبات در بستر خليج‌فارس (القذبان و همکاران، 1998). 47

شکل (3-2) تصویر ماهوارهای از محل اخذ نمونه آزمایش در بندر بوشهر. 48

شکل (3-3) نتايج تحليل کاني‌شناسي (XRD) ماسه کربناتي بوشهر. 49

شکل (3-4) تصوير تهيه‌شده از دانه­هاي ماسه بوشهر با دوربين بافاصله کانوني بسيار نزديک؛ الف) ذرات مانده روي الک 30، ب) ذرات کل خاک….. 50

شکل (3-5) تصوير SEM تهيه‌شده از دانه­هاي ماسه بوشهر؛ الف) کل خاک، ب) دانه منفرد. 51

شکل (3-6) سيستم طبقه­بندي شکل دانهها بر اساس تيز گوشگي و کرويت (پاورز، 1953). 51

شکل (3-7) منحني دانه­بندي ماسه بوشهر؛ الف) دانه­بندی خاک معرف، ب) پوش دانه­بندی همه نمونه­ها 52

واحد سامانه کنترل ديجيتالي… 56

شکل (3-8) نماي کلي از دستگاه برش پيچشي استوانه توخالي دانشگاه علم و صنعت ايران.. 56

شکل (3-9) طرح شماتيک از دستگاه برش پيچشي استوانه توخالي… 57

شکل (3-10) پدستال کف و کلاهک فوقاني نمونه به همراه ملحقات… 58

شکل (3-11) کنترلر ديجيتالي فشار-حجم (DPVC) مجهز به موتور الکتريکي براي اعمال فشار و قرائت حجم و فشار سيال سلول خارجي، فضاي داخلي نمونه و فشار آب حفرهاي درون خاک….. 58

شکل (3-12) شکل شماتيک از مکانيسم عملکرد کنترلر ديجيتالي فشار-حجم (DPVC) 59

شکل (3-13) : اجزاي داخلي واحد اعمال نيرو. 60

شکل (3-14) واحد سامانه کنترل ديجيتالي (ديتالاگر). 61

شکل (3-15) الف) نصب رينگ کاليبراسيون جهت کنترل نيروي محوري؛ ب) همبستگي قرائتهاي صورت گرفته توسط ترانسديوسر نيروي محوري و گيج رينگ نيرو. 62

شکل (3-16) قرائت­هاي صورت گرفته توسط گيج فشار به همراه مقادير ثبت‌شده توسط کنترلر ديجيتالي فشار-حجم دستگاه. 62

شکل (3-17) : بارگذاري، مؤلفه‌هاي وضعيت تنش و تنش‌هاي اصلي در نمونه آزمايش…. 65

شکل (3-18) الف) بارش خشک ماسه از داخل قيف به درون قالب آزمايش؛ ب) گذاشتن کلاهک فوقاني به بالاي نمونه. 68

شکل (3-19) الف) اتصال کلاهک فضاي داخلي به کلاهک فوقاني؛ ب) اتصال غشاء داخلي و خارجي به کلاهک فوقاني با حلقه او-شکل؛ ج) اتصال کلاهک فضاي داخلي نمونه آزمايش به فک بالا و لودسل؛ د) نمونه آزمايش داخل سلول فشار خارجي… 70

شکل (4-1) نمودار تحکيم و تغيير تخلخل نمونه­ها 73

شکل (4-2) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1): الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 5 درصد.. 76

شکل (4-3) روند تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1.5) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 5 درصد.. 77

شکل (4-4) تعريف نقطه بزرگنمايي کرنش (Strain amplitude point) و مدول تغييرشکل سکانتي اوليه در نمودار تنش-کرنش نمونه. 77

شکل (4-5) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 5 درصد.. 78

شکل (4-6) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1.5) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 7 درصد.. 79

شکل (4-7) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 400 کيلو پاسکال (D20-p400-R1) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 7 درصد.. 79

شکل (4-8) روند توليد فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1)، الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 81

شکل (4-9) روند توليد فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1.5)، الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 82

شکل (4-10) روند توليد فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1)، الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 82

شکل (4-11) روند توليد فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1.5): الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 83

شکل (4-12) روند توليد فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 400 کيلو پاسکال (D20-p400-R1): الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 84

شکل (4-13) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1) 88

شکل (4-14) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1.5) 89

شکل (4-15) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1) 89

شکل (4-16) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1.5) 89

شکل (4-17) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 400 کيلو پاسکال (D20-p400-R1) 90

شکل (4-18) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1) 92

شکل (4-19) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D20-p100-R1.5)، 92

شکل (4-20) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1) 93

شکل (4-21) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1.5) 93

شکل (4-22) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 400 کيلو پاسکال (D20-p400-R1) 94

شکل (4-23) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي تراکم متوسط با تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 3 درصد.. 95

شکل (4-24) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي تراکم متوسط با تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1.5) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 2 درصد.. 96

شکل (4-25) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي تراکم متوسط با تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D50-p300-R1) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 4 درصد.. 97

شکل (4-26) روند توليد فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي با تراکم متوسط و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1)، الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 98

شکل (4-27) روند توليد فشار آب حفرهاي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي با تراکم متوسط و تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1.5)، الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 99

شکل (4-28) روند توليد فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هاي با تراکم متوسط و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D50-p300-R1)، الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 99

شکل (4-29) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر براي نمونه­هايي با تراکم متوسط و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1) 100

شکل (4-30) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر براي نمونه­هايي با تراکم متوسط و تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1.5) 101

شکل (4-31) نمودار زاويه راستاي نمو کرنش (d) در مقابل کرنش برشي حداکثر نمو تنش و کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هايي با تراکم متوسط و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D50-p300-R1) 101

شکل (4-32) نتايج آزمايش‌هاي کاي و همکاران در مورد نمو تنش و نمو کرنش در ماسه پورتوي با دو سطح تراکم؛ الف) تراکم متوسط، ب)تراکم بالا (کاي و همکاران، 2013). 102

شکل (4-33) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي نيمه متراکم تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1) 103

شکل (4-34) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي نيمه متراکم تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1.5) 103

شکل (4-35) راستاي نمو تنش، سطح تسليم و بردار نمو کرنش براي نمونه­هاي نيمه متراکم تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D50-p300-R1) 104

شکل (4-36) نمودار تنش-کرنش در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هايي با تراکم زياد و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D70-p100-R1) : الف) همه سطوح کرنش؛ ب) سطح کرنش کمتر از 3 درصد.. 105

شکل (4-37) روند تغييرات فشار آب حفره­اي در آزمايش دوران تنش اصلي براي نمونه­هايي با تراکم زياد و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D70-p100-R1)، الف)نمودار مسير تنش مؤثر، ب)نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش…. 106

شکل (4-38) : مقايسه نتايج آزمايش‌هاي اصلي و تکراري براي نمونه‌هاي با مشخصات D20-p100-R1-A30، D20-p300-R1.5-A0، D20-p400-R1-A45؛ الف) نمودار تنش-کرنش، ب) نمودار مسير تنش مؤثر (A  معرف راستاي زاويه بارگذاري). 108

شکل (4-39) : مقايسه نتايج آزمايش‌هاي اصلي و تکراري براي نمونه‌هاي با مشخصات D20-p300-R1-A30، D20-p300-R1-A45؛ الف) نمودار تنش-کرنش، ب) نمودار مسير تنش مؤثر (A  معرف راستاي زاويه بارگذاري)  109

شکل (4-40) : مقايسه نتايج آزمايش‌هاي اصلي و تکراري براي نمونه‌هاي با مشخصات D50-p300-R1-A45، D50-p100-R1-A45؛ الف) نمودار تنش-کرنش، ب) نمودار مسير تنش مؤثر (A  معرف راستاي زاويه بارگذاري)  109

شکل (5-1) نمودار تغييرات مدول تغييرشکل سکانتي اوليه (E_s) در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با تراکم پائين (D20) و تحت تحکيم همسان (R1)؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) و تحت تحکيم ناهمسان(R1) ؛ ج) نمونه­هاي تحت تحکيم ناهمسان (R1.5) 112

شکل (5-2) تغييرات کرنش برشي در لحظه تغيير رفتار خاک ((e₁–ε₃)_PT) بر حسب زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با  تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 114

شکل (5-3) نمودار فشار آب حفرهاي حداکثر (U_max) بر حسب زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 116

شکل (5-4) نرخ توليد فشار آب حفرهاي در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با  تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 117

شکل (5-5) نمودار تنش انحرافي در لحظه تغيير رفتار خاک (q_PT) بر حسب زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 118

شکل (5-6) روند تغييرات تنش انحرافي لحظه تغيير رفتار (q_PT) در مقابل راستاي بارگذاري در ماسه نيمه تيز گوشه فريزر (سيواتايالان و همکاران، 2014). 119

شکل (5-7) نمودار تنش انحرافي (q_PT) بر حسب تنش ميانگين مؤثر (p’_PT) در لحظه تغيير رفتار خاک (PT state) : الف) نمونه­ها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70)؛ ج) همه نمونه-هاي آزمايش‌شده. 121

شکل (5-8) نمودار نرخ تغييرات فشار حفره در ناحيه اتساع بعد از تغيير رفتار خاک (به ازاي 5 % کرنش انحرافي) در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 124

شکل (5-9) نمودار کرنش لحظه گسيختگي در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با تراکم پائين (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 126

شکل (5-10) نمودار تنش انحرافي بي‌بعد شده بر حسب فشار محصورشدگي در لحظه گسيختگي (q_ultimate/p) در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونهها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 127

شکل (5-11) نمودار فشار آب حفرهاي در لحظه گسيختگي (U_ultimate) در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 129

شکل (5-12) نمودار مقاومت مؤثر بي‌بعد شده بر حسب فشار محصورشدگي مؤثر در لحظه گسيختگي (q_ultimate/p’) در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونهها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 130

شکل (5-13) نمودار زاويه اصطکاک مؤثر خاک در لحظه گسيختگي (q_ultimate/p’) در مقابل زاويه امتداد تنش اصلي حداکثر (a) : الف) نمونه­ها با تراکم کم (D20) ؛ ب) نمونه با تراکم متوسط (D50) و تراکم زياد (D70) 132

شکل (5-14) نمودار تنش-کرنش ماسه تويورا با سطح تراکم بالا (تراکم نسبي 90%) و تحت تنش محصورشدگي 100 کيلوپاسکال در آزمايش دوران راستاي تنش اصلي (α_σ) (ناکاتا و همکاران، 1998)  133

شکل (5-15) نمودار تغييرات زاويه اصطکاک مؤثر در لحظه تغيير رفتار (f’_PT) و زاويه اصطکاک نهايي (f’_p) در ماسه تويورا با تراکم نسبي 90 % (ناکاتا و همکاران، 1998). 134

شکل (5-16) منحني دانه­بندي اوليه خاک به همراه منحني دانه­بندي خاک به‌دست‌آمده بعد از پايان آزمايش براي نمونه­هاي با تراکم شل و تحکيم همسان يافته تحت فشار محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1) 138

شکل (5-17) منحني دانه­بندي اوليه خاک به همراه منحني دانه­بندي خاک به‌دست‌آمده بعد از پايان آزمايش براي نمونه­هاي با تراکم شل و تحکيم ناهمسان يافته تحت فشار محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1.5) 138

شکل (5-18) منحني دانه­بندي اوليه خاک به همراه منحني دانه­بندي خاک به‌دست‌آمده بعد از پايان آزمايش براي نمونه­هاي با تراکم شل و تحکيم همسان يافته تحت فشار محصورشدگي 400 کيلو پاسکال (D20-p400-R1) 138

شکل (5-19) منحني دانه­بندي اوليه خاک به همراه منحني دانه­بندي خاک به‌دست‌آمده بعد از پايان آزمايش براي نمونه­هاي با تراکم متوسط و تحکيم همسان يافته تحت فشار محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D50-p300-R1) 139

شکل (5-20) ذرات رد شده الک شماره 200 بعد از اتمام آزمايش…. 141

شکل (5-21) شکل خرابي در گروه نمونه­هاي شل تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1) 142

شکل (5-22) شکل خرابي در گروه نمونه­هاي شل تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 300 کيلو پاسکال (D20-p300-R1.5) 142

شکل (5-23) شکل خرابي در گروه نمونه­هاي با تراکم متوسط و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1) 143

شکل (5-24) شکل خرابي در گروه نمونه­هاي با تراکم متوسط و تحکيم ناهمسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D50-p100-R1.5)، نمونه تحت راستاي تنش اصلي… 143

شکل (5-25) شکل خرابي در گروه نمونه­هاي با تراکم زياد و تحکيم همسان يافته تحت تنش محصورشدگي 100 کيلو پاسکال (D70-p100-R1)، نمونه تحت راستاي تنش اصلي… 143

شکل (7-1) نمودار تنش-کرنش براي نمونه­هاي با سطح تراکم پائين و تحت ضريب تنش مياني مختلف     156

شکل (7-2) نمودار تنش-کرنش براي نمونه­هاي با سطح تراکم متوسط و تحت ضريب تنش مياني مختلف     156

شکل (7-3) نمودار رشد کرنش شعاعي نمونه­ها در مقابل کرنش برشي حداکثر براي سطح تراکم پائين    157

شکل (7-4) نمودار رشد کرنش شعاعي نمونه­ها در مقابل کرنش برشي حداکثر براي سطح تراکم متوسط    158

شکل (7-5) نمودار توليد اضافه فشار آب حفرهاي بر حسب کرنش براي نمونه­هاي با ضريب تنش مياني (b) مختلف و با تراکم پائين… 158

شکل (7-6) نمودار توليد اضافه فشار آب حفره­اي بر حسب کرنش براي نمونه­هاي با ضريب تنش مياني مختلف و با تراکم متوسط… 159

شکل (7-7) نمودار اضافه فشار آب حفره­اي حداکثر (U_max) در مقابل ضريب تنش مياني نمونه­هاي گروه‌هاي با تراکم پائين (D20-p100-R1-A0) و تراکم متوسط (D50-p100-R1-A0) 159

شکل (7-8) نمودار تغييرات پارامتر نرخ اتساع کل بعد از تغيير رفتار در مقابل ضريب تنش مياني نمونه­هاي گروه‌هاي با تراکم پائين (D20-p100-R1-A0) و تراکم متوسط (D50-p100-R1-A0) 160

شکل (7-9) نمودار تغييرات اضافه فشار آب حفره­اي نهايي در مقابل ضريب تنش مياني نمونه­هاي گروه‌هاي با تراکم پائين (D20-p100-R1-A0) و تراکم متوسط (D50-p100-R1-A0) 161

شکل (7-10) نمودار تغييرات تنش انحرافي نهايي در مقابل ضريب تنش مياني نمونه­هاي گروه‌هاي با تراکم پائين (D20-p100-R1-A0) و تراکم متوسط (D50-p100-R1-A0) 162

شکل (7-11) نمودار تغييرات زاويه اصطکاک مؤثر در مقابل ضريب تنش مياني نمونه­هاي گروه‌هاي با تراکم پائين (D20-p100-R1-A0) و تراکم متوسط (D50-p100-R1-A0) 162

شکل (8-1) معماري شبکه عصبي مصنوعي… 186

شکل (8-2) مقايسه نتايج پيشبيني شده توسط شبکه عصبي و مقادير واقعي براي : الف) داده­هاي مجموعه آموزش، ب)کل داده­ها 187

شکل (8-3) : ضريب اهميت نسبي هر يک از متغيرهاي ورودي… 187

شکل (8-4) : تحليل حساسيت روند ناهمساني زاويه اصطکاک مؤثر با تنش محصورشدگي در شبکه عصبي    188

شکل (8-5) تغييرات زاويه اصطکاک مؤثر بر حسب زاويه راستاي تنش اصلي حداکثر در نمونه­هايي با تراکم­هاي مختلف…. 189

شکل (8-6) : نمودار تغييرات زاويه اصطکاک مؤثر با امتداد تنش اصلي حداکثر در ماسه با شکل دانه مختلف     190

 

فهرست جداول

جدول (3-1) ليست کليه نمونه­هاي آزمايش ناهمساني… 44

جدول (3-2) مشخصات نمونه­هاي آزمايش تنش مياني… 45

جدول (3-3) مشخصات دانه­بندی ماسه بوشهر. 52

جدول (3-4) خلاصه مشخصات مکانيکي ماسه بوشهر. 54

جدول (4-1) : نسبت تخلخل و تراکم نسبي اوليه و بعد از پايان تحکيم براي همه نمونه­هاي آزمايش     72

جدول (4-2) مقايسه نتايج به‌دست‌آمده در آزمايش‌هاي اصلي و تکرار شده. 107

جدول (5-1) مقدار ريزدانه توليدشده و تغيير سطح مخصوص ذرات خاک در اثر خردشدگي دانه-ها بعد از اتمام آزمايش…. 137

جدول (5-2) تغييرات نحوه توزيع اندازه دانه­ها  به‌صورت تغيير  درصد مانده روي الک‌ها براي همه نمونههاي آزمايش بعد از اتمام آزمايش…. 140

جدول (5-3) مشخصات و شکل خرابي در نمونه­هاي آزمايش…. 144

جدول (6-1) مقادير اختلاف نسبي (RD) هر يک از پارامترهاي مکانيکي و مقاومتي ماسه بوشهر در ميان نمونه­هاي يک گروه (بر حسب درصد %). 147

جدول (8-1) : پايگاه داده از آزمايش‌هاي ناهمساني در ماسه سيليکاتي… 182

جدول (8-2)مشخصات آماري مجموعه کل دادهها و زيرمجموعه­هاي افراز شده براي آموزش، آزمون و صحت سنجي شبکه عصبي… 183

جدول (8-3) مقدار خطاهاي مدلسازي داده­ها با شبکه عصبي… 187

 

فهرست علائم اختصاري

اختلاف نسبي پارامتر مکانيکي خاک در اثر ناهمساني ……………………………….  RD

اندازه متوسط دانه­ها ……………………………………………………………………………  D₅₀

تراکم نسبي ………………………………………………………………………………………..  Dr

تنش اصلي حداکثر ………………………………………………………………………………..  σ₁

تنش اصلي حداقل …………………………………………………………………………………  σ₃

تنش اصلي مياني …………………………………………………………………………………..  σ₂

تنش اصلي مؤثر حداکثر ………………………………………………………………………… σ‘₁

تنش اصلي مؤثر حداقل …………………………………………………………………………  σ‘₃

تنش اصلي ميانگين (فشار محصورشدگي) در نمونه آزمايش………… P_c, p  σ_m, σ_mc,

تنش اصلي ميانگين مؤثر در نمونه آزمايش………………………………………….. p‘, σ’_mc  

تنش اصلي ميانگين مؤثر نمونه آزمايش در لحظه تغيير رفتار ……………………… p’_PT

تنش انحرافي ………………………………………………………………………………………….. q

تنش انحرافي نمونه آزمايش در لحظه تغيير رفتار ……………………………………… q_PT

تنش انحرافي نمونه آزمايش در لحظه گسيختگي …………………………………. q_ultimate

تنش انحرافي بي بعد شده در لحظه گسيختگي …………………………………. q_ultimate/p

تنش برشي در صفحه افقي نمونه آزمايش………………………………………………….. τ_zt

تنش شعاعي در نمونه آزمايش…………………………………………………………………  σ_r

تنش قائم در نمونه آزمايش……………………………………………………………………… σ_z

تنش مماسي در نمونه آزمايش………………………………………………………………….. σ_t

تنش برشي مقاوم ناشي از اصطکاک جدار شمع …………………………………………..  τ_s

پارامتر بي­بعد در شبکه عصبي ………………………………………………………  X_normalized

توده ويژه …………………………………………………………………………………………….  G_s

سطح مخصوص کل نمونه آزمايش…………………………………………………………….. s_m

سطح مخصوص در واحد حجم نمونه ……………………………………………………………  S

درصد ذرات نمونه رد شده از الک d₁ و مانده روي الک d₂………………………………. F

زاويه اصطکاک بين جدار شمع و خاک ………………………………………………………..  ξ

زاويه اصطکاک مؤثر نمونه آزمايش ……………………………………………………………  ∅’

زاويه اصطکاک نقطه اوج ……………………………………………………………………..  ∅_CSR

زاويه راستاي تنش اصلي حداکثر ………………………………………………………….  , α_σα

زاويه راستاي نمو تنش اصلي حداکثر…………………………………………………………. b

زاويه راستاي نمو کرنش اصلي حداکثر……………………………………………………….. d

ضخامت غشاء نمونه آزمايش……………………………………………………………………. t_m

ضريب تنش مياني …………………………………………………………………………………..  b

ضريب باربري پي سکوي دريايي ……………………………………………………………..  N_c

ضريب فشار جانبي خاک در جدار شمع ……………………………………………………..  K

ضريب فشار جانبي خاک در حالت سکون ………………………………………………….. K₀

ضريب يکنواختي دانه­هاي خاک ………………………………………………………………. C_u

ظرفيت نهايي پايه سکوي دريايي ……………………………………………………………. q_net

عمق مدفون‌شدگي پايه سکوي دريايي………………………………………………………… d

فشار آب حفره­اي نمونه آزمايش………………………………………………………………… U

فشار آب حفره­اي حداکثر نمونه آزمايش………………………………………………… U_max

فشار آب حفره­اي نمونه آزمايش در لحظه گسيختگي……………………………. U_ultimate

قطر پايه فونداسيون سکوي دريايي……………………………………………………………. D

قطر متوسط ذرات نمونه آزمايش بين دو قطر الک متوالي d₁ و d₂…………………… d_m

کرنش قائم نمونه آزمايش …………………………………………………………………… , ε_a  ε_z

کرنش قائم نمونه آزمايش …………………………………………………………………………  ε_z

کرنش شعاعي نمونه آزمايش…………………………………………………………………….. ε_r

کرنش مماسي نمونه آزمايش………………………………………………………………….. ε_vol

کرنش برشي در صفحه افقي نمونه آزمايش…………………………………………………. γ_zt

کرنش برشي حداکثر نمونه آزمايش……………………………………………… γ_max, (e₁–ε₃)

کرنش برشي حداکثر نمونه آزمايش در لحظه تغيير رفتار …………………….. (e₁–ε₃)_PT

کرنش برشي حداکثر نمونه آزمايش در لحظه گسيختگي………………… (e₁–ε₃)_ultimate

کرنش حجمي………………………………………………………………………………………. ε_vol

مدول تغيير شکل سکانتي اوليه نمونه آزمايش…………………………………………… E_si

مدول الاستيک غشاء نمونه آزمايش…………………………………………………………. E_m

مقاومت زهکشي نشده سيلت………………………………………………………………….. S_u

مقاومت مؤثر بي­بعد نمونه آزمايش…………………………………………. q_ultimate/p’_ultimate

نسبت تخلخل نمونه آزمايش……………………………………………………………………… e

نسبت تخلخل حداقل نمونه آزمايش……………………………………………………….. e_min

نسبت تخلخل حداکثر نمونه آزمايش……………………………………………………… e_max

نسبت تنش اصلي حداکثر به تنش اصلي حداقل در نمونه آزمايش………………….. R

نسبت تنش قائم به افقي…………………………………………………………………………. K_c

وزن مخصوص آب …………………………………………………………………………………..  γ_w

وزن مخصوص خشک نمونه آزمايش ………………………………………………………..  γ_dry

وزن مخصوص خشک حداکثر نمونه آزمايش ………………………………………….  γd_max

وزن مخصوص خشک حداقل نمونه آزمايش……………………………………………. γd_min