تأثير بارندگي بر پايداري شيرواني هاي خاكي غيراشباع در مسير زيرساخت هاي حمل- ونقل با استفاده از آناليز همبسته تراوش- تغييرشكل

Effect of Rainfall Infiltration on the Stability of Unsaturated Soil Slopes with Fluid-Mechanical Coupled Analysis

امروزه، حمل­ ونقل يكي از اجزاي مهم اقتصاد ملي محسوب مي­گردد. هر ساله بسياري از تپه ­هاي خاكي و دامنه كوه‌ها براي احداث زيرساخت‌هاي حمل­ ونقل خاك‌برداري مي‌شوند. پايداري ترانشه­ هاي ايجاد شده در اثر خاك‌برداري‌ها، در دوره اجرا و بهره ­برداري پروژه از اهميت ويژه­اي برخوردار است. در طبيعت، اين ترانشه­ ها عمدتاً غيراشباع بوده و بايستي با استفاده از تئوري خاك‌هاي غيراشباع بررسي گردند. يكي از دلايل اصلي ناپايداري ترانشه­ ها، بارش باران و نفوذ آب ناشي از آن مي­باشد. در اين تحقيق، با استفاده از تئوري خاك­هاي غيراشباع و روش عددي تفاضل­محدود، روند نفوذ آب باران و تأثير آن در تغييرات فشار آب منفذي، درجه اشباع، تغييرشكل­ها و در نهايت پايداري آن در طول مدت زمان بارش­­ها بررسي گرديد. براي اين منظور، علاوه بر انجام آزمايش‌هاي صحرايي و آزمايشگاهي جهت برآورد پارامترهاي ژئومكانيك مصالح، از نرم‌افزار RETC براي به دست آوردن پارامترهاي منحني آب- خاك استفاده شده است. نتايج تحقيق نشان مي­دهد كه ضريب اطمينان با طولاني­تر شدن بارش­هاي با شدت كم در مدت 5 ماه از1.283 , 1.221كاهش پيدا كرده، ولي نرخ كاهش به حدي نيست كه باعث ناپايداري كامل شيرواني گردد. ولي براي بارش كوتاه مدت- شدت زياد، به ­دليل عدم فرصت نفوذ و جريان آب در شيرواني، بيشترين تأثير در دو متر بالايي شيرواني اتفاق افتاده و در اين محدوده علاوه بر افزايش وزن، كاهش مكش و مقاومت برشي خاك غيراشباع اتفاق افتاده است. در نتيجه­ي اثر مضاعف اين دو عامل، ضريب اطمينان در طول مدت 48 ساعت به مقدار 0/981 كاهش پيدا كرده و منجر به ناپايداري شيرواني گرديده است.

Nowadays, transportation is one of the most important components of national economy. Every year, many hills and natural slopes are excavated to build transport infrastructure. The stability of trenches created by excavations is important during construction and operation. In nature, these treches are mainly unsaturated and should be analyzed with theory of unsaturated soils. One of the main causes of trench instability is rainfall and water infiltration. In this research, using theory of unsaturated soils and finite difference numerical method, rainfall infiltration trend and its effect on pore water pressure variations, saturation percent, deformations and finally its stability during rainfall event was investigated. For his purpose, in addition to field and laboratory test for estimation of geomechanical parameters of the materials, the RETC software was used to obtain soil-water characteristics parameters. Results showed that the factor of safety decreases with increasing duration of low-intensity rainfall from 1.283 to 1.221 in 5 months, but the rate of decline is not sufficient to cause complete instability. But for short-term high-intensity rainfall, due to the lack of infiltration and water flow in the slope, maximum impact occurred in the upper 2 m of the slope, and in this zone, in addition to weight increasing, suction and shear strength of the unsaturated soil have decreased. Due to conjugate effect of these two factors, within 48 hours, the factor of safety decreased to 0.981 and led to instability of trench.