عنوان

مکانیسم رفتاری خاکهای متورم شونده در اندرکنش با پوشش بتنی کانالها

Number

‭۱۲۳۷۴پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مکانیسم رفتاری خاکهای متورم شونده در اندرکنش با پوشش بتنی کانالها

First Statement of Responsibility

/فریبا بهروزسرند

Name of Publisher, Distributor, etc.

: دانشکده عمران

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۲۶۴‬ص‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

در رشته عمران گرایش ژئوتکنیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۲/۰۹/۲۵‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

پروژه های انتقال آب بدلیل ماهیت خطی آنها، از ساختارهای زمین شناسی متنوعی عبور کرده و همواره در تماس با آب هستند بهمین علت بستر این سازه ها در معرض تغییر شکل و جابجائی قرار دارند .یکی از انوع بستر های مساله دار، خاکهای متورم شونده می باشند .این نوع از خاکها در اثر تغییر شرایط رطوبتی، مستعد تغییر شکل زیادی بوده و بر سازه های سبک ساخته شده بر روی خود آسیب می رسانند .این آسیب دیدگی در کانالهای ذوزنقه ای غیر مسلح بصورت بالازدگی و ترکهایی بر روی رویه بتنی مشاهده می شود که به تدریج کارایی کانال را مختل می نماید .در رساله اخیر این پدیده از سه دیدگاه مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است :بررسیهای صحرایی، مدلسازیهای فیزیکی و مدلسازیهای عددی .از آنجا که کانال انتقال آب دشت تبریز بر روی بستر متورم شونده در حال احداث می باشد لذا در تحقیق اخیر این پروژه بعنوان مطالعه موردی انتخاب شده است .بر اساس بررسیهای صحرایی در پروژه خط انتقال آب دشت تبریز، آسیب دیدگیهای در مسیر کانال بصورت بالازدگیهایی در محل پانلهای کانال و ترک خوردگی رویه مشاهده گردید .به همین جهت مطالعات تکمیلی برای پی بردن به علل این مسائل انجام شده و نهایتا به وجود پتانسیل تورم در منطقه و اثر آن بر روی رویه کانال پی برده شد .اجرای فیلتر در زیر رویه بعنوان راهکاری برای مقابله با آسیب دیدگی کانال پیشنهاد شده و در طول محدودی از خط انتقال بصورت آزمایشی اجرا گردید .این راهکار پیشنهادی بصورت مدلسازی عددی نیز مورد مطالعه قرار گرفت .نتیجه بدست آمده از هر دو روش) مطالعات صحرایی و مدلسازیهای عددی (حاکی از کارایی مناسب فیلتر در کاهش اثرات مخرب بستر متورم شونده در اندرکنش با رویه بتنی کانال می باشد .از آنجا که اجرای فیلتر در طول کانال هزینه بر بوده، هم چنین با مشکلات اجرایی همراه است لذا راهکار دیگری که در این رساله برای کاهش اثر تورم بر روی کانالها پیشنهاد گردید بهینه کردن تعداد و آرایش درزها در سطح مقطع کانال می باشد .از طرف دیگر اثر شیب دیواره بر رفتار اندرکنشی خاک و رویه مساله دیگری می باشد که در این راستا می توان به آن پرداخت .در رساله حاضر این دو عامل بصورت مدلسازی فیزیکی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است .جهت انجام مدلسازیهای فیزیکی از ابعاد کانال انتقال آب دشت تبریز با در نظر گرفتن مقیاس ‮‭۱۰/۱‬ ادامه چکیده پایان نامه استفاده شده است .برای نیل به اهداف مورد نظر جهت بررسی عوامل مطرح شده) اثر درز و شیب دیواره در رفتار خاک در اندرکنش با رویه (چهار آزمایش برنامه ریزی و انجام گردیده است .نمونه خاک مربوط به مدلسازیهای فیزیکی از ترکیب بنتونیت و کائولین با روش خاصی ساخته شده و برای مدلسازی رویه از ورق آلومینیمی به ضخامت ‮‭۲‬ میلیمتر استفاده گردیده است .جهت ارزیابی جابجایی های ایجاد شده در توده خاک در حین آزمایشات، از تکنیک) ‮‭PIV‬ سرعت سنجی تصویری ذرات (استفاده شده است .در این آزمایشات برای اندازه گیری میزان لنگر ایجاد شده در رویه در اثر نیروهای اعمالی از طرف بستر، از روش ابزار بندی رویه و رفتارنگاری کمک گرفته شده است .از آنجا که ساخت نمونه و هم چنین پدیده تورم، فرایند زمانبری می باشد لذا انجام هر کدام از آزمایشات مذکور در حدود ‮‭۳‬ تا ‮‭۴‬ ماه بطول انجامیده است .هر کدام از آزمایشات مربوط به مدلسازی فیزیکی بصورت مدلسازی عددی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است .برای انجام این مطالعات از نرم افزار ‮‭SIGMA/W ۲۰۰۷‬ که یکی از نرم افزارهای بسته ‮‭Geo Studio‬ می باشد استفاده شده است .در مدلسازیهای عددی برای پیش بینی رفتار خاک، مدل رفتاری ارائه شده توسط ‮‭Vu and Fredlund(۲۰۰۶)‬ که مختص خاکهای غیر اشباع متورم شونده می باشد بکار رفته است .پارامترهای مورد نیاز برای مدلسازیهای عددی بر اساس نتایج آزمایشات اولیه انتخاب شده است .برمبنای نتایج بدست آمده از مدلسازیهای فیزیکی و عددی، اثر درز در کنترل و توزیع نیروهای اندرکنشی خاک و رویه کاملا مشهود می باشد .مطابق نتایج حاصله، با قرار دادن ردیف درزها در محلهای مناسب در مقطع کانال که شامل محل تمرکز جابجاییها می باشد می توان به نحو بسیار چشمگیری از جابجایی نسبی پانلها ممانعت کرده و لنگرهای مخرب ایجاد شده در رویه را کاهش داد .در حالت کلی تعداد و محل درزها باید بر اساس مشخصات هندسی مقطع کانال و قدرت تورمی خاک بستر بصورت بهینه انتخاب گردد .در شرایط مدلسازیهای مربوط به مطالعه حاضر، تعبیه دو ردیف درز در هر دیواره کانال ضروری بوده و این درزها باید به ترتیب در نزدیکی محل برخورد دیواره به کف و هم چنین در حوالی ارتفاع میانی کانال اجرا گردند .از طرفی نتایج بدست آمده از مطالعات مربوط به تحقیق اخیر نشان می دهند که تغییر شیب دیواره کانال نمی تواند بعنوان راهکار موثر در کنترل آسیب دیدگی رویه ها مطرح باشد .در حالت کلی می توان بهینه کردن تعداد و محل درزها را بعنوان راهکار بسیار موثر و هم چنین بعنوان نتیجه اصلی تحقیق حاضر بیان نمود .مقایسه بین نتایج بدست آمده از مطالعات صحرایی، مدلسازیهای فیزیکی و عددی حاکی از انطباق رضایت بخش سه روش مختلف در پیش بینی مکانیسم تغییر شکل رویه و جابجایی نسبی پانلها می باشد

Text of Note

canal lining interaction forces. It can be inferred from results, the relative displacement of panels and destructive bending moments of lining are decreased by considering joints on location of maximum internal forces in the canal section. The number and arrangement of joints should be chosen based on canal section characteristics such as geometric properties and swelling potential of bed soil. In general, considering two series of joints are recommended in both of the canal section walls, first series near the canal floor, the intersection point of wall and floor, and second series about middle height of canal section, the concentration point of interaction forces. Also the results of studies show that the variation of canal wall slope is not a effective way to reduce the lining damages. In addition, the results of in situ observations, physical and numerical modeling are in acceptable consistent in prediction of the panel deformation and the mechanism of displacement -Studio software package is used. The basis of this software for modeling of unsaturated expansive soils is the behavioral model and presented equations by Vu and Fredlund (2006). The required parameters for this model is selected based on experimental test results. The results of physical and numerical modeling show the effect of joints to control and distribute of expansive soil- canal lining is also studied in current research by physical and numerical modeling. Based on characteristics of Tabriz plain canal, the physical models are constructed as small scale (1/10) in laboratory. To achieve the research objectives, four tests are planned and implemented. In physical models, the bed soil is the mixture of Kaolin and Bentonite. The Aluminum sheet with 2 mm thickness is used for modeling of canal lining. During the tests, PIV (Particle Image Velocimetry) method is used for evaluating the soil swelling behavior. The lining deformations and bending moments are measured by the appropriate sensors. Since the construction of soil sample and swelling procedure are a time consuming process so, each of tests spent 3 to 4 months. All of tests are also modeled numerically. For this purpose, SIGMA/W 2007 software which is one of the programs in Geo-Based on the linear nature of water conveyance projects, they include various geological formations and are usually in contact with water. Because of these reasons, most of the constructed irrigation and drainage networks are subject to deformation and displacement due to problematic soils. One of these problematic beds is unsaturated expansive soil. The unreinforced trapezoidal canals are damaged when constructed on this type of soils. These damages in the hydraulic canals are observed in the forms of cracking in the concrete lining and their uplift. In current thesis, this phenomenon is studied by three different viewpoints: field observations, physical modeling and numerical modeling. The irrigation and drainage network of Tabriz plain is under construction on expansive soil so in current research, this project is selected as a case study. The in situ observation in Tabriz Plain Canal project indicates that cracks are created on canal lining and panels start to uplift after filling it with water. Therefore it was decided to study the reasons of damages. The results of these studies show that there are swelling potential in bed soil of Tabriz canal and it affects on lining. In practice, considering a filter layer under lining is used as a proposed method to reduce the soil swelling effects on canal lining. This phenomenon is also modeled numerically. The obtained results from these two methods (field observations and numerical modeling) show the performance of filter to reduce the destructive effects of expansive soils on canal structure. However, implementation of filter layer under lining in total path length imposes huge costs on project and it is practically difficult. So, in such project could be used other simple method to reduce costs and save time. The optimization of numbers and arrangement of canal section joints is the other method that proposed in this thesis to reduce the swelling effect on canal. The effect of canal wall slope on interaction behavior of expansive soil

بهروزسرند، فریبا

حاجی علیلوی بناب، مسعود، استاد راهنما

پاک، علی، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی