دانلود پروژه:مطالعه آزمایشگاهی عملکرد لرزه‌ایسدهای خاکی با رویه آسفالتیبا استفاده ازآزمایش‌های مدلمیز لرزه 1g

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                صفحه

چکیده                                          1

فصل اول: کلیات                                 2

1-1- مقدمه                                     2

1-2- اهمیت تحقیق                               4

1-3- گفتار پایان‌نامه                           5

فصل دوم: مروری بر ادبیات فنی                   5

2-1- معرفی                                     5

2-2- روند توسعه سدهای سنگریزه‌ای با رویه آسفالتی      5

2-3- دلایل برتری سدهای سنگریزه‌ای با رویه آسفالتی نسبت به هسته رسی  7

2-4- مشخصات سدهای سنگریزه‌ای با رویه و هسته آسفالتی       9

2-4-1- عنصر آب بند سدهای خاکی و سنگریزه‌ای            9

2-4-2- ویژگی بتن آسفالتی از دیدگاه سد سازی           10

2-4-3- مشخصات فنی بتن آسفالتی                  10

2-4-3-1- مصالح درشت‌دانه و ریزدانه              11

2-4-3-2- قیر                                   11

2-5- سدهای آسفالتی در کشورهای مختلف           11

2-6- روش‌های طراحی سدهای سنگریزه‌ای با رویه آسفالتی        12

2-6-1- طراحی اجزای سدهای سنگریزه‌ای با رویه آسفالتی       13

2-6-2- منطقه بندی سدهای سنگریزه‌ای با رویه آسفالتی        14

2-7- روش‌های اجرای سدهای سنگریزه‌ای با رویه آسفالتی        15

2-8- مشخصات مصالح بتن آسفالتی                 17

2-8-1- طرح اختلاط بتن آسفالتی                   18

2-8-1-1- مشخصات فنی فیلر                       19

2-8-1-2- آزمایش‌های مارشال                      19

2-9- لزوم انجام تحقیقات جدید بر روی رفتار دینامیکی سدهای آسفالتی                                        20

2-10- مروری بر تحقیقات گذشته                   22

2-10-1- آزمایش‌های تست المان                    23

2-10-1-1- آزمایش‌های سیکلیک در نمونه‌های سه محوری      23

2-10-1-2- آزمایش‌های کشش و خمش                  26

2-10-2- آزمایش‌های مدل                          29

2-10-2-1- آزمایش‌های سانترفیوژ                  29

2-10-2-2- آزمایش‌های مدل میز لرزه               31

2-10-3- آزمایش‌های تعیین مصالح با خواص بهبودیافته     33

2-10-4- پژوهش‌های عددی                          35

2-11- جایگاه تحقیق فعلی                        37

فصل سوم: طراحی و ساخت مدل آزمایش              38

3-1- روابط تشابه                              37

3-1-1- مقیاس نمودن کلی پارامترها               38

3-1-2- مقیاس نمودن پارامترهای مرتبط با این تحقیق     42

3-2- هندسه مدل                                43

3-3- مشخصات مصالح آزمایش                      44

3-3-1- مصالح بستر و فیلتر ریزدانه              44

3-3-1-1- ماسه فیروزکوه                         45

3-3-2- مصالح پوسته                             47

3-3-2-1- دانه‌بندی مقیاس شده                    47

3-3-2-2- مشخصات ژئوتکنیکی مصالح سنگریزه‌ای            50

3-3-3- مشخصات فنی فیلتر شنی                    51

3-4- مراحل طراحی و ساخت لایه بتن آسفالتی              51

3-4-1- مشخصات فنی مصالح مورد استفاده           51

3-4-1-1- مشخصات فنی قیر مورد استفاده در مخلوط آسفالتی        51

3-4-1-2- مشخصات فنی مصالح سنگی                 52

3-4-2- آزمایش‌های مارشال                        53

3-4-2-1- روش ساخت نمونه‌ها برای تعیین درصد قیر بهینه در آزمایش مارشال                                      53

3-4-2-2- نتایج حاصل از آزمایش‌های مارشال              55

3-4-3- آزمایش تک محوری                         57

3-4-3-1- نتایج حاصل از آزمایش تک محوری               58

3-5- ابزار و وسایل مورد استفاده در آزمایش            59

3-5-1- میزلرزه                                 59

3-5-1-1- میز لرزه دستی                         59

3-5-1-2- میز لرزه هیدرولیکی                    61

3-5-2- سامانه ثبت داده (دیتالاگر)               64

3-5-3- محفظه مدل آزمایش                        64

3-6- مشخصات حسگرها                            65

3-6-1- شتاب سنج‌ها                              66

3-6-1-1- معرفی و عملکرد                        66

3-6-2- حسگرهای فشار آب حفره‌ای                  67

3-6-2-1- معرفی و عملکرد                        67

3-6-3- جابجایی سنج‌ها                           68

3-6-3-1- معرفی و عملکرد                        68

3-7- آماده سازی جعبه آزمایش                   69

3-8- خاکریزی لایه ماسه بستر                    69

3-9- نصب انواع حسگرها                         71

3-10- ایجاد خطوط رنگی در وجه بیرونی مدل برای مشاهده تغییر شکل     72

3-11- ساخت بخش سنگریزه‌ای سد                    73

3-12- ساخت لایه رویه بتن آسفالتی                74

3-13- گذراندن دی اکسید کربن از درون مدل آزمایش       76

3-14- اشباع نمودن مدل آزمایش                   77

فصل چهارم: مشخصات و نتایج آزمایش‌ها            78

4-1- آزمایش‌های بدون آب گیری مخزن              78

4-1-1- آزمایش اول                              78

4-1-1-1- بررسی منحنی‌های شتاب آزمایش اول              78

4-1-1-2- تغیر مکان نقاط مختلف رویه آسفالتی آزمایش اول        81

4-1-2- آزمایش دوم                              83

4-1-2-1- بررسی منحنی‌های شتاب آزمایش دوم              83

4-1-2-2- تغییر مکان نقاط مختلف رویه آسفالتی آزمایش دوم       86

4-1-2-3- مشاهدات در آزمایش دوم                 88

4-2- آزمایش‌های همراه با آبگیری مخزن           89

4-2-1- نتایج شتاب در ترازهای مختلف آزمایش‌های سوم تا هفتم     90

4-2-2- تغییر مکان نقاط مختلف رویه آسفالتی در آزمایش‌های سوم تا هفتم                                      100

4-2-3- مقایسه نشست بالا و پایین رویه آسفالتی در آزمایش‌های سوم تا هفتم                                      106

4-2-4- مقادیر اضافه فشار آب حفره‌ای در آزمایش‌های سوم تا هفتم                                        108

4-2-5- محاسبه کرنش برشی در طول لایه آسفالتی در آزمایش‌های سوم تا هفتم                                      114

4-2-6- مشاهدات ظاهری آزمایش‌های سوم تا هفتم           117

فصل پنجم: بررسی و تحلیل آزمایش‌ها             124

5-1- تحلیل مقادیر تغییر مکان و شتاب در سد            124

5-2- بررسی رفتار بتن آسفالتی                  126

5-3- بررسی مشاهدات ظاهری                      128

فصل ششم: جمع‌بندی و نتیجه‌گیری                 129

6-1- جمع‌بندی                                  129

6-2- نتایج                                    130

6-3- پیشنهاد‌ها جهت مطالعات آتی                131

فصل هفتم: فهرست منابع                        132

 

 

فهرست جدول‌ها

عنوان                                صفحه

جدول شماره 3-1- ضرایب تشابه آزمایش‌های مدل در میدان ثقل 1g     41

برحسبλ، _pλ، _ελ

جدول شماره 3-2- ضرایب تشابه آزمایش‌های مدل در میدان ثقل 1g     42

برحسبλ

جدول شماره 3-3- مقادیر عددی ضرایب تشابه در تحقیق حاضر        43

جدول شماره 3-4- مشخصات ماسه فیروزکوه 161             46

جدول شماره 3-5- زاویه اصطکاک داخلی ماسه فیروزکوه     46

با نسبت تخلخل‌های مختلف

جدول شماره 3-6- پارا‌مترهای وزنی- حجمی ماسه فیروزکوه در تراکم‌های مختلف                                 46

جدول شماره 3-7- نفوذپذیری مصالح دانه‌ای               48

جدول شماره 3-8- مشخصات ژئوتکنیکی بخش سنگریزه‌ای       51

جدول شماره 3-9- مشخصات ژئوتکنیکی مصالح فیلتر شنی     51

جدول شماره 3-10- مشخصات فنی قیر 70/60          51

جدول شماره 3-11- شماره الک‌ها و درصد عبوری هر الک ماسه فیروزکوه 141                                      52

جدول شماره 3-12- درصد قیر و وزن قیر برای هر نمونه 7.3 سانتی متری  53

جدول شماره 3-13- نتایج آزمایش تک محوری               58

جدول شماره 4-1- مشخصات آزمایش‌هایانجام‌شده             78

فهرست شکل‌ها

عنوان                                صفحه

شکل شماره 2-1- انواع رویه‌های آسفالتی          12

شکل شماره 2-2- منطقه بندی سد سنگریزه‌ای با رویه آسفالتی       15

شکل شماره 2-3- نمونه‌ای از اجرای آسفالت در شیب و کف مخزن      16

شکل شماره 2-4- دستگاه و نتایج آزمایش Brethو Schwab        24

شکل شماره 2-5- نتایج حاصل از آزمایش‌هایWang          26

شکل شماره 2-6- نتایج آزمایش‌هایDaiche و Tereda          28

شکل شماره 2-7- مقطع سد میجران                 30

شکل شماره 2-8- سد سنگریزه‌ای با هسته آسفالتی قبل و بعد از اعمال لرزه                                      32

شکل شماره 2-9- مقطع سد Higashifuji                33

شکل شماره 2-10- جزئیات ساختاری آسفالت سد Higashifuji        33

شکل شماره 3-1- ابعاد مدل آزمایش میز لرزه             39

شکل شماره 3-2- لایه‌های مدل میز لرزه            44

شکل شماره 3-3- نمودار دانه‌بندی ماسه فیروزکوه         45

شکل شماره 3-4- تصاویر میکروسکوپی دانه‌های ماسه فیروزکوه       45

شکل شماره 3-5- منحنی دانه‌بندی نمونه واقعی و مدل مقیاس شده        49

شکل شماره 3-6- دستگاه لرزاننده و مراحل دانه‌بندیسنگریزه‌ها     50

شکل شماره 3-7- منحنی دانه‌بندی ماسه فیروزکوه 141      52

شکل شماره 3-8- مراحل انجام آزمایش مارشال             54

شکل شماره 3-9- منحنی مقاومت فشاری مارشال نسبت به درصد قیرهای مختلف                                      55

شکل شماره 3-10- منحنی وزن مخصوص آسفالت نسبت به درصد قیرهای مختلف  56

شکل شماره 3-11- منحنی تغییر شکل نسبی آسفالت نسبت به درصد قیرهای مختلف                                 56

شکل شماره 3-12- منحنی درصد حجمی فضاهای خالی آسفالت       57

نسبت به درصد قیرهای مختلف

شکل شماره 3-13- نمودار تنش محوری در مقابل کرنش محوری     59

شکل شماره 3-14- میز لرزه دستی                  60

شکل شماره 3-15- پایه‌هایمیز لرزه دستی           61

شکل شماره 3-16- تصویر عرشه و سامانه لغزنده آن        61

شکل شماره 3-17- اجزای سامانه هیدرولیکی               63

شکل شماره 3-18- سامانه کنترل میز لرزه          64

شکل شماره 3-19- دیتالاگر دینامیکی               64

شکل شماره 3-20- محفظه مدل                      65

شکل شماره 3-21- شتاب نگاشت                     66

شکل شماره 3-22- حسگر فشار آب حفره‌ای            67

شکل شماره 3-23- جابجایی سنج میله‌ای             68

شکل شماره 3-24- جابجایی سنج کابلی              69

شکل شماره 3-25- بارش بارانی ماسه               70

شکل شماره 3-26- ایجاد خراش بر روی سطح ماسه          71

شکل شماره 3-27- جایگذاری حسگر فشار آب حفره‌ای و شتاب      72

شکل شماره 3-28- خطوط رنگی مربعی شکل بستر             73

شکل شماره 3-29- نحوه ایجاد خطوط رنگی           73

شکل شماره 3-30- اجرای بخش سنگریزه‌ای            74

شکل شماره 3-31- قالب طراحی‌شده جهت بتن آسفالتی        75

شکل شماره 3-32- ریختن قیر مذاب جهت چسباندن رویه آسفالتی      75

شکل شماره 3-33- استفاده از چسب پلیمری جهت آب بند نمودن       75

کناره‌های لایه آسفالت

شکل شماره 3-34- حسگرهای قرارگرفته بر روی رویه آسفالت     76

شکل شماره 3-35- مدل آزمایش پس از اشباع               77

شکل شماره 4-1- موقعیت حسگرهای قرارگرفته در مدل خشک       79

شکل شماره 4-2- طیف فوریه لرزش اعمالی در مدل اول      79

شکل شماره 4-3- تاریخچه زمانی شتاب اعمالی به جعبه در آزمایش اول                                          80

شکل شماره 4-4- تاریخچه زمانی شتاب حسگرهای مختلف در آزمایش اول 80

شکل شماره 4-5- مقایسه دامنه شتاب در نقاط مختلف مدل آزمایش اول     81

شکل شماره 4-6- تاریخچه زمانی جابجایی سنج‌های مختلف در آزمایش اول   82

شکل شماره 4-7- مقایسه نشست قائم بالا و پایین رویه آسفالتی در آزمایش اول                                   83

شکل شماره 4-8- طیف فوریه لرزش اعمالی در مدل دوم      84

شکل شماره 4-9-تاریخچه زمانی شتاب اعمالی به جعبه در آزمایش دوم     84

شکل شماره 4-10- تاریخچه زمانی شتاب حسگرهای مختلف در آزمایش دوم    85

شکل شماره 4-11- مقایسه دامنه شتاب در نقاط مختلف مدل آزمایش دوم    86

شکل شماره 4-12- تاریخچه زمانی جابجایی سنج‌های مختلف در آزمایش دوم  87

شکل شماره 4-13- مقایسه نشست قائم بالا و پایین رویه آسفالتی در آزمایش دوم                                   88

شکل شماره 4-14- وضعیت مدل قبل و بعد از لرزش در آزمایش دوم         89

شکل شماره 4-15- هندسه مدل در آزمایش‌های اشباع         90

شکل شماره 4-16- طیف فوریه حرکت اعمالی و منحنی‌های شتاب در ترازهای  91

مختلف آزمایش سوم

شکل شماره 4-17-تاریخچه زمانی شتاب اعمالی به جعبه در آزمایش سوم    91

شکل شماره 4-18-تاریخچه زمانی شتاب حسگرهای مختلف در آزمایش سوم 92

شکل شماره 4-19-طیف فوریه حرکت اعمالی و منحنی‌های شتاب در ترازهای   93

مختلف آزمایش چهارم

شکل شماره 4-20-تاریخچه زمانی شتاب اعمالی به جعبه در آزمایش چهارم  93

شکل شماره 4-21-تاریخچه زمانی شتاب حسگرهای مختلف در آزمایش چهارم   94

شکل شماره 4-22-طیف فوریه حرکت اعمالی و منحنی‌های شتاب در ترازهای   95

مختلف آزمایش پنجم

شکل شماره 4-23-تاریخچه زمانی شتاب اعمالی به جعبه در آزمایش پنجم   95

شکل شماره 4-24- تاریخچه زمانی شتاب حسگرهای مختلف در آزمایش پنجم   96

شکل شماره 4-25- طیف فوریه حرکت اعمالی و منحنی‌های شتاب در ترازهای  97

مختلف آزمایش ششم

شکل شماره 4-26-تاریخچه زمانی شتاب اعمالی به جعبه در آزمایش ششم    97

شکل شماره 4-27تاریخچه زمانی شتاب حسگرهای مختلف در آزمایش ششم 98

شکل شماره 4-28- طیف فوریه حرکت اعمالی و منحنی‌های شتاب در ترازهای  99

مختلف آزمایش هفتم

شکل شماره 4-29- تاریخچه زمانی شتاب اعمالی به جعبه در آزمایش هفتم  99

شکل شماره 4-30- تاریخچه زمانی شتاب حسگرهای مختلف در آزمایش هفتم                                      100

شکل شماره 4-31- تاریخچه زمانی جابجایی سنج‌های مختلف در آزمایش سوم                                      101

شکل شماره 4-32-تاریخچه زمانی جابجایی سنج‌های مختلف در آزمایش چهارم                                      102

شکل شماره 4-33-تاریخچه زمانی جابجایی سنج‌های مختلف در آزمایش پنجم                                      103

شکل شماره 4-34- تاریخچه زمانی جابجایی سنج‌های مختلف در آزمایش ششم                                      104

شکل شماره 4-35- تاریخچه زمانی جابجایی سنج‌های مختلف در آزمایش هفتم                                      105

شکل شماره 4-36- مقایسه نشست در بالا و پایین رویه آسفالتی آزمایش سوم                                      106

شکل شماره 4-37-مقایسه نشست در بالا و پایین رویه آسفالتی آزمایش چهارم                                      106

شکل شماره 4-38-مقایسه نشست در بالا و پایین رویه آسفالتی آزمایش پنجم                                      107

شکل شماره 4-39- مقایسه نشست در بالا و پایین رویه آسفالتی آزمایش ششم                                      107

شکل شماره 4-40-مقایسه نشست در بالا و پایین رویه آسفالتی آزمایش هفتم                                      108

شکل شماره 4-41- اضافه فشار آب حفره‌ای در نقاط مختلف مدل سوم                                         109

شکل شماره 4-42-اضافه فشار آب حفره‌ای در نقاط مختلف مدل چهارم                                        110

شکل شماره 4-43- اضافه فشار آب حفره‌ای در نقاط مختلف مدل پنجم                                        111

شکل شماره 4-44- اضافه فشار آب حفره‌ای در نقاط مختلف مدل ششم                                         112

شکل شماره 4-45- اضافه فشار آب حفره‌ای در نقاط مختلف مدل هفتم                                        113

شکل شماره 4-46- پارامتر های کرنش برشی         114

شکل شماره 4-47- تاریخچه کرنش برشی در مدل سوم         115

شکل شماره 4-48-تاریخچه کرنش برشی در مدل چهارم        115

شکل شماره 4-49- تاریخچه کرنش برشی در مدل پنجم       116

شکل شماره 4-50- تاریخچه کرنش برشی در مدل ششم         116

شکل شماره 4-51- تاریخچه کرنش برشی در مدل هفتم        117

شکل شماره 4-52- وضعیت مدل سوم قبل و بعد از اعمال لرزش        117

شکل شماره 4-53-وضعیت مدل چهارم قبل و بعد از اعمال لرزش       118

شکل شماره 4-54-وضعیت مدل پنجم قبل و بعد از اعمال لرزش        120

شکل شماره 4-55- وضعیت مدل ششم قبل و بعد از اعمال لرزش        121

شکل شماره 4-56-  وضعیت مدل هفتم قبل و بعد از اعمال لرزش      121

شکل شماره 4-57- تخریب شدن تاج و شیب پایین‌دست در مدل چهارم                                          122

شکل شماره 4-58- جابجایی پوسته سنگریزه‌ای در مدل ششم       122

شکل شماره 4-59- ایجاد پدیده روانگرایی جزئی در لایه بستر مدل هفتم                                         123

شکل شماره 4-60- نشست رویه آسفالتی در مدل هفتم        123

شکل شماره 5-1- منحنی تغییر مکان قائم ماندگار بالای رویه(LVDT1)                                      124

به شتاب حداکثر پایه در مدل‌های مختلف

شکل شماره 5-2- جابجایی ماندگار افقی بالای رویه( LVDT2)        125

به شتاب حداکثر پایه در مدل‌های مختلف

شکل شماره 5-3- جابجایی ماندگار قائم پایین رویه ( LVDT3)      126

به شتاب حداکثر پایه در مدل‌های مختلف

شکل شماره 5-4- منحنی کرنش برشی ماندگار               127

به شتاب حداکثر پایه در مدل‌های مختلف

فهرست نشانه‌های اختصاری

 

 

 

 

C                                          Cohesion

C_c CurratureCoffiecient

C_H                                     Hazen Empirical Cofficient

Cu                                     Cone Penetration Test

CRS                                  Cyclic Stress Ratio

D₅₀                                    Medium Grain Size

Dr                                     Relative Density

e                                        Void eatio

e_max                                                           Maximum Void Ratio

e_min                                    Minimum Void Ratio

Fr                                      Frequency

g                                        Gravity Acceleration

G_s                                      Specific Gravity of Soil Grains

K                                       Soil Permeability

K_a                                     Horizental Acceleration Factor

L_m                                                              Lengh in Model

L_p                                      Lengh in Prototype

n                                       Soil Prosity

P                                       Pore-Water Pressure

PGA                                  Peak Ground Acceleration

ru                                      Pore-Water Pressure Ratio

t                                        Time

u                                       Displacement of Soil or Structure

ů                                       Velocity of Soil or Structure

ü                                       Acceleration of Soil or Structure

x                                        Lengh Parameter

z                                        Height Parameter

Ɣ_dry                                                           Dry Unit Weight of Soil

Ɣ_sat                                    Saturated Unit Weight of Soil

Ɣ_wet                                   Wet Unit Weight of Soil

∆P                                     Exess Pore Water Pressure

ε                                        Strain

Ɣ                                       Shear Strain

λ                                        Geometric Scale Factor

λ_p                                      Scale Factor of Density

λ_ε                                                                 Scale Factor of Strain