ارزيابي اثر زلزله بر روي خاك و محاسبه اضافه فشار ناشي از آن

Evaluation of Earthquakes on Soil Properties and Calculation of Access Pressure

به منظور تاثير تنش هاي ناشي از فشار زمين روي ديوارهاي حايل در اثر نيروهاي ثقلي و زلزله، از معادلات بسته تنش هاي پلاستيك استفاده مي شود. راه حل پيشنهادي، به طور ذاتي، تقريبي از حد تسليم است كه براساس تيوري تنش هاي ناپيوسته به دست آمده است و در آن پارامترهاي زير درنظر گرفته مي شوند. 1-وزن و زاويه اصطكاك مصالح خاك، 2- شيب ديوار، 3- شيب خاكريز پشت ديوار، 4- زبري ديوار Wall Roughness، 5- بارجانبي ناشي از بار زنده و 6- شتاب قايم و جانبي زلزله شرايط فعال Active و غير فعال، با توجه به انحراف معيار مشخصه هاي تنش در خاكريز پشت ديوار در نظر گرفته شده است. نتايج به صورت گراف هاي بي بعد و چارت هايي كه نمايانگر موضوعات متفاوت مي باشد، ارايه شده است. با مقايسه راه حل پيشنهادي با راه حل هاي عددي، مانند آنچه Chen و Sokalovskii ارايه كرده اند، توافق و تطبيقي رضايت بخش نشان داده شد. (حداكثر خطا براي فشار فعال خاك 15 درصد بود.) بررسي ها نشان داد كه راه حل مذكور در ميانه سازه، تعادل رضايت بخشي ندارد و بنابراين، نمي تواند در زمينه تيوري هاي آناليز حدي طبقه-بندي شود. با وجود اين، مقايسه هاي گسترده با نتايج عددي، نشان داد كه معادلات موجود، فشارهاي فعال را بيش از حد نياز و دست بالا برآورد كرده اند و فشار غيرفعال، كمتر از مقدار پيش بيني شده منظور مي گردد. در نتيجه، اين موضوع قابل مشاهده است كه براساس راه حل تقريبي، دقت (مخصوصاً براي فشار غيرفعال) و ايمني وجود دارد؛ چرا كه همان طور كه اشاره شد، فشار فعال، دست بالا و فشار غيرفعال، دست پايين در نظر گرفته شده بود. برخلاف معادلات ذكر شده، راه حل پيشنهادي، منظم و همگن بود، به طوري كه (با وجود نيروهاي فعال و غيرفعال) با يك معادله قابل ارايه است. در اين معادله، علامت هاي مناسبي براي در نظر گرفتن زاويه اصطكاك و منحني ديوار به كار برده شده است.

In this paper a closed-form stress plasticity solution is presented for gravitational and earthquake-induced earth pressures on retaining walls. The proposed solution is essentially an approximate yield-line approach, based on the theory of discontinuous stress fields, which takes into account the following parameters: (I) weight and friction angle of the soil material, (2) wall inclination, (3) back fill inclination, (4) wall roughness, (5) surcharge at soil surface, and (6) horizontal and vertical seismic acceleration. Both active and passive conditions are considered by means of different inclinations of the stress characteristics in the back fill. Results are presented in the form of dimensionless graphs and charts that elucidate the salient features of the problem. Comparisons with established numerical solutions, such as those of Chen and Sokolovskii, show satisfactory agreement (with a maximum error for active pressures of around 10%). It is shown that the solution does not perfectly satisfy equilibrium at certain points in the medium, and hence cannot be classified in the context of limit analysis theorems. Nevertheless, extensive comparisons with rigorous numerical results indicate that the solution consistently overestimates active pressures and under-predicts the passive. Accordingly, it can be viewed as an approximate lower-bound solution, rather than a mere predictor of soil thrust. Compared to the Coulomb and Mononobe-Okabe equations, the proposed solution is simpler, more accurate (especial1y for passive pressures) and safer, as it overestimates active pressures and underestimates the passive. Contrary to the aforementioned solutions, the proposed solution is symmetric, as it can be expressed by a single equation describing both active and passive pressures, by using appropriate signs for friction angle and wall roughness.