بررسي آزمايشگاهي بالازدگي لوله‌ي مدفون در خاك مستعد روانگرايي در اعماق مختلف

Experimental study of uplift of buried pipe liquefiable soil at different depths by shaking table

در زلزله‌هاي اخير بسياري از سازه‌هاي مدفون از جمله تونل‌ها و خطوط شريان حياتي دچار آسيب جدي شده‌اند. قابل ذكر است كه پديده‌ي روانگرايي خاك، نقش پررنگي در به وقوع پيوستن اين خسارات داشته است. خسارات ناشي از بالازدگي خطوط شريان حياتي سبب ايجاد انگيزه‌ براي مطالعه‌ي بالازدگي سازه‌هاي مدفون گرديده است. بدين جهت در اين پژوهش سعي بر آن شده است كه بالازدگي لوله‌ي مدفون در خاك مستعد روانگرايي به صورت مدل‌سازي فيزيكي در اعماق مختلف مورد مطالعه قرار گيرد. خاك مورد استفاده در اين مطالعه ماسه‌ي قوم تپه بوده و از ميزلرزه به جهت شبيه‌سازي بار لرزه‌اي استفاده شده است. همچنين به سبب اهميت مكانيزم تغيير شكل در اين روند، از روش سرعت‌سنجي تصويري ذرات براي پي بردن به نحوه‌ي حركت خاك اطراف لوله به هنگام روانگرايي، استفاده شده است. لوله‌ي مدفون در سه عمق: 1/5، 2/5 و 5 برابر قطر لوله، تحت بارلرزه‌اي قرار گرفته و ميزان بالازدگي و مكانيزم تغيير شكل بررسي شده است. نتايج حاكي از آن است كه با كاهش عمق مدفون لوله، با توجه به اضافه فشار آب حفره‌اي نسبتا بالا در عمق پايين‌تر خاك، اضافه فشار ايجاد شده بعد از بارگذاري ديناميكي تمايل به اتلاف دارد و به سمت نقاط كم فشار (قسمت سطح) جريان مي‌يابند و چون در نواحي سطحي، جريان رو به بالاست بنابراين بالازدگي تا حدودي ادامه مي‌يابد. همچنين حركت بردارهاي جابه‌جايي در طرفين لوله به شكل حلقه‌هاي دايروي شكل مي‌باشد كه سعي در بالازدگي لوله را دارند.

Many buried structures, including tunnels and lifelines, have been severely damaged in recent earthquakes. It is noteworthy that the phenomenon of soil liquefaction has played a significant role in the occurrence of these damages. Damage caused by the uplift of lifelines has motivated the study of the uplift of buried structures. Therefore, in this study, an attempt has been made to the experimental study of the uplift of buried pipes in liquefiable soils by physical modeling at different depths. The soil used in this study is Gum Tape sand and shaking table has been used to simulate seismic load. Also, due to the importance of the deformation mechanism in this process, the particle image velocimetry method has been used to find out how the soil around the pipe moves during liquefaction. Buried pipe at three depths: 1.5, 2.5 and 5 times the diameter of the pipe has been subjected to seismic load and the degree of elevation and deformation mechanism have been investigated. The results show that with decreasing the buried depth of the pipe, due to the relatively high pore water pressure in the lower depth of the soil, the overpressure created after dynamic loading tends to be wasted and flows towards the low-pressure points (surface part). an‎d because in the surface areas, the flow is upward, so the uplift continues to some extent. Also, the displacement vectors on the sides of the pipe are in the form of circular rings that try to raise the pipe.