تحليل پايداري كف ترانشه هاي مهار شده در خاك هاي نرم با استفاده از روش عددي

The Basal Heave Stability Analysis of Braced Excavations in Soft Soils Using Numerical Methods

بالازدگي كف گود، يكي از مودهاي خرابي ترانشه هاي حفر شده در رس هاي نرم مي باشد. اين نوع ناپايداري معمولاً بلافاصله پس از حفاري رخ مي دهد و بايد بر اساس تحليل كوتاه مدت (زهكشي نشده) كنترل شود. براي ارزيابي پايداري كف گود، روابط متعددي توسط محققان مختلف و اغلب بر اساس تيوري تعادل حدي ارايه شده است. تفاوت اين روابط در انتخاب مكانيزم گسيختگي و فرضيات ساده كننده آنها مي باشد. با وجود استفاده گسترده از اين روابط، در برخي موارد، عدم قطعيت آنها به گونه اي است كه دقت نتايج تحليل را با ترديد مواجه مي سازد. در اين مقاله، با استفاده از تحليل عددي اجزاي محدود، پايداري كف گود در برابر بالازدگي، ارزيابي و نتايج با ضرايب اطمينان حاصل از برخي روابط مبتني بر تحليل تعادل حدي از جمله رابطه ترزاقي (رابطه اي كه عمق نفوذ ديوار در خاك را در نظر مي گيرد)، رابطه ايد و همكاران و روش آيين نامه ژاپن (تعادل لنگر) مقايسه شده است. در ادامه، با استفاده از آناليز حساسيت، اثر تغييرات پارامترهاي مختلف بر نتايج روش ها و روابط ياد شده بررسي شده است. نتايج به دست آمده، بيانگر آن است كه ضريب اطمينان حاصل از تحليل عددي و روش تعادل لنگر، سازگاري خوبي با يكديگر دارند. همچنين استفاده از رابطه ترزاقي در تحليل پايداري ترانشه موارد، موجب حصول نتايج دست پايين مي گردد.

Basal heave instability is one of the deep excavation failures in soft clay. This type of instability usually occurs immediately after excavation and should be controlled according to a short term analysis (undrained). In order to evaluate the base stability of excavations, numerous equations have been developed by various researchers based on the limit equilibrium theory. The differences among these methods are in terms of the failure mechanisms and simplified assumptions. Despite extensive academic and practical use of these equations, some uncertainties can yield results with doubtful levels of accuracy. In this paper, the basal heave stability is evaluated using the finite element method, and the results are compared with the safety factor obtained from equations based on limit equilibrium analyses such as the Terzaghi equation (which considers wall embedded depth), the Eide et al. equation and the Japan Code method (resisting moment). Using a sensitivity analysis, the effect of various parameters on the results from these methods is then investigated. The results indicate that the safety factors from the numerical analyses are in good agreement with those obtained from the resisting moment method. Moreover, using the Terzaghi equation in basal heave stability analyses yields underestimated results.