مطالعه آزمايشگاهي و عددي بر روي عملكرد لرزه‌اي ديوار مسلح شده‌ي تركيبي

Experimental and Numerical Study on the Seismic Performance of MSE/Soil Nail Hybrid Walls

محدوديت­‌ها و معايب موجود در هر يك از روش‌­هاي پايدار سازي توده خاك سبب شده است تا در دهه‌ي اخير، استفاده‌ي همزمان از چند روش مختلف در كنار هم در قالب يك سيستم مركب ابداع و معرفي گردد. در اين راستا، سيستم خاك مسلح شده‌ي تركيبي به صورت تلفيقي از دو روش خاك ميخ‌كوبي شده و خاك مسلح، ضمن اختصاص جايگاه مناسبي در ميان روش‌هاي پايدارسازي، با استقبال گسترده‌­اي مواجه شده است. عدم وجود شناخت كافي از عملكرد اين سيستم نوظهور به خصوص در شرايط لرزه‌­اي، ما را بر آن داشت تا در تحقيق حاضر ضمن ساخت 3 مدل فيزيكي g1 با ارتفاع يكسان و طول ميخ­‌هاي مختلف بر روي ميز­لرزه و همچنين 10 مدل عددي با مقادير متفاوت از ارتفاع ديوار و طول المان تسليح، به بررسي عملكرد لرزه‌­اي اين سيستم در قالب مرزهاي سطوح عملكرد، اشكال گوه گسيختگي، بزرگ‌ نمايي شتاب و تغيير مكان‌هاي افقي در شرايط لرزه­اي مختلف پرداخته شود. نتايج به دست آمده حاكي از ورود سيستم به فاز پلاستيك و آغاز تشكيل گوه گسيختگي به ازاي تغيير مكان‌هاي افقي نرماليزه شده (∆x/H) 0/55 الي 1/10 درصد و 5/0 الي 5/6 درصد مي­‌باشد. همچنين مشاهده شد كه گوه گسيختگي احتمالي به صورت تركيبي از يك سطح منحني با تقعر رو به پايين و يك سطح مايل با نقطه تلاقي مشخص مي‌­باشد. رشد ناگهاني 26 تا 33 درصدي تغيير شكل‌هاي افقي سيستم ضمن عبور از مرز رده‌ي طولي H 0/8 در خلال كاهش طول المان‌هاي تسليح صحت توصيه­‌هاي آيين‌­نامه FHWA را در خصوص انتخاب 0/7H به عنوان طول بحراني المان‌هاي تسليح در شرايط لرزه‌­اي تأييد كرد. از سوي ديگر، كاهش تأثيرپذيري تغيير شكل‌هاي سيستم مركب سري از تغييرات طول المان تسليح، شتاب پايه و CAV در خلال افزايش ارتفاع سيستم نشان داد كه انتخاب طول المان‌هاي ميخ و المان‌هاي تسمه در سيستم مركب سري به صورت ضريبي يكسان از ارتفاع كل سيستم مي­‌تواند به عنوان يك چيدمان كارآمد معرفي گردد.

In this study, a series of 1-g shaking table tests using variable-amplitude harmonic excitations were performed on 0.8 m high MSE/Soil nail hybrid wall models to investigate the seismic behavior of this innovative retaining system. Ten finite element models were also prepared with different wall heights and nail lengths to carry out a parametric study. Findings showed that in models with constant length of steel strip, the deformation mode of MSE/Soil nail hybrid walls highly depends on the length of nails and the combination of a base sliding and overturning deformation mode was observed as the predominant mode of deformation. Irrespective of different nail lengths, the pattern of the observed failure mechanisms included a moving block and a combination of a reverse curve and flat failure surface with certain intersection point. Also, a range of ∆x/H = 0.55 - 1.10 % as a transitional level from quasi-elastic to plastic state and based on starting the development of active wedge failure, a range of ∆x/H = 5.0% - 5.6 % as a transitional level from plastic to failure state were determined. On the other hand, according to the significant increase in wall displacements by decreasing the L/H ratio of 0.7, L/H= 0.7 was presented as the critical ratio in seismic conditions.