بررسي تحليلي اثر زهكش هاي قائم بر روند نشست تحكيمي در خاك هاي همسان گرد

Analytical Investigation of the Effect of Vertical Drains to Consolidation Settlement Process in Isotropic Soils

يكي از روش‌هاي سرعت بخشيدن به روند نشست تحكيمي، احداث زهكش‌هاي قائم مي‌باشد. در اين تحقيق معادله‌ي سه‌بعدي سرعت زماني تحكيم در مختصات استوانه‌اي و شرايط مرزي مشخص استخراج شد، سپس اقدام به حل تحليلي معادله ياد شده گرديد. پس از حل معادله، تحليل نتايج با استفاده از نرمافزار متلب انجام شد و تغييرات درصد نشست متوسط نسبت به زمان بررسي شد و با نتايج حاصل از آزمايش تحكيم و روش يك‌بعدي ترزاقي مقايسه شد. مقادير استفاده شده براي شعاع زهكش قائم در اين مدل، به ترتيب برابر با 0/5، 1، 1/5 و 2 سانتي‌متر در نظر گرفته شد. براي كنترل نتايج تحليلي، با ناچيز در نظر گرفتن شعاع زهكش قائم در خاك همسان‌گرد، نتايج حاصل از تحليل معادلات، منطبق بر حل معمول ترزاقي شد. نتايج نشان داد كه، بيش‌ترين اختلاف زماني در نشست تحكيمي 100 درصد، بين روش ترزاقي و روش زهكشي شعاعي – عمودي، مربوط به بارگذاري 40 كيلوگرم در شعاع زهكش 2 سانتي‌متر مي‌باشد و مقدار آن در حدود شش ساعت است؛ كم‌ترين اختلاف زماني در نشست تحكيمي 100 درصد، بين روش ترزاقي و روش زهكشي شعاعي – عمودي، مربوط به بارگذاري 5 كيلوگرم در شعاع زهكش 0/5 سانتي‌متر مي‌باشد و مقدار آن در حدود يك ساعت است. از طرفي در مقايسه با روش‌هاي عددي مشخص گرديد كه روش‌هاي تحليلي با داشتن دقت بالاتر درجه‌ي مشخصي از تحكيم را زمان‌ كمتري پيش‌بيني مي‌نمايد.

Vertical drains installation can be used to accelerate the consolidation settlement. In this research, three dimension equation of consolidation in cylindrical coordinate with certain boundary condition was obtained and the analytical solution was performed. Then, the results at the MATLAB were written and the variation of degree of the settlement versus time was investigated. The results with experimental data of odoemeter test were also compared. The account of radial drains in this model were considered 0.5, 1, 1.5 and 2 cm. To verify the analytical solution, in the isotropic soils and zero radius of the vertical drain, the results and the traditional Terzaghi’s method were fully established with suitable satisfactory. The results showed. The most difference of 100% settlement velocity between of Terzaghi method and radial-vertical method was related to 40kg loads at the drain’s with 2 cm radius. This amount was 6 hr, however, the least of difference time of 100% settlement velocity was related to 5 kg loads at the drains with 0.5 cm radius and this time is 1 hr. However, results showed the analytical solution in comparison to numerical methods are predicted less time of average degree of consolidation as more accuracy.