بررسی رفتار شیب ماسه‌ای اشباع در حالت زهکشی و با گذشت زمان–مطالعه آزمایشگاهی و عددی

رفتار وابسته به زمان در خاک‌ها از چالش های عمده‌ در مهندسی ژئوتکنیک و سبب بروز تغییرات مکانیکی، شیمیایی و ژئومیکروبیولوژیکی می‌گردد. در این پژوهش با ساخت مدل آزمایشگاهی کوچک مقیاس و همچنین مدل‌سازی آن‌ها به‌کمک روش اجزای محدود، به ‌بررسی تاثیر زمان بر پایداری شیب ماسه‌ای اشباع پرداخته شده است. ساخت شیب خاکی با روش بارش ماسه بوده و فرآیند اشباع مدل‌های آزمایشگاهی نیز به کمک بارش مصنوعی با دبی 1 لیتر بر دقیقه انجام شده است. با توجه به زاویه‌ی اصطکاک ماسه، دو مدل فیزیکی با زوایای 35 و 37 درجه در آزمایشگاه ایجاد گردید. نتایج مدل‌سازی‌های فیزیکی نشان دادند که زهکشی در شیب ماسه‌ای علیرغم پایداری در شرایط غیر زهکشی به تدریج موجب افزایش تغییر شکل در شیب می‌شود به‌طوری‌که با گذشت زمان عامل گسیختگی در شیب خواهد شد. همچنین برای مدل اول بیشترین تغییر مکان های افقی و قائم به ترتیب برابر با 10/5 و 9 سانتی متر می باشند و برای مدل دوم این مقادیر به ترتیب برابر با 10/5 و 7 سانتی متر هستند. در انتهای این پژوهش نیز از تحلیل‌های آماری برای ارائه روابطی جهت پیش بینی مقدار نشست قائم در تاج شیب که بیشترین مقدار نشست در شیب است، بهره گرفته شده است.

investigation of time-dependent behavior of saturated earth slope - numerical and experimental studies

time-dependent behavior in soils causes mechanical, chemical, and geo-mechanical changes. this behavior in soils consider as a major challenge in geotechnical engineering, and yet need more attentions. the impact of time on geo-materials and their behavior such as rock and soils are undeniable. based on researches previously performed on this issue, the importance of time-dependent behavior emerged. creep (strain deformation under constant stress level), stress relaxation (stress deformation under constant strain level), and loading pace are among time-dependent special features, which are seen in laboratory models. creep divided in three categories: primary creep, in which rate of deformation reduced with time. this creep starts immediately after loading procedure. secondary creep in which rate of deformation is constant. finally, tertiary creep in which rate of deformation increased and at last material failed. in this research, the effect of time on the stability of the saturated sand has been investigated by building a small-scale experimental model and using finite element numerical method. preparation of the sand slope was using sand downfall and the saturation process of the experimental models are carried out artificially with a flow rate of 1 liter per minute. due to the friction angle of the sand, two physical models were created with slope angle of 35 degrees and 37 degrees. the results of physical modeling showed that for the first model, the maximum horizontal and vertical displacements are 10.5 and 9 cm, respectively. for the second model, these values are 10.5 and 7 cm, in order. at the end of this research, statistical analyzes have been used to provide relationships for predicting vertical settlement in saturated sand slopes. using numerical models with dimension analysis rules (make the dimensions 100 times in numerical models), in first model in order to reach 8.81 meter displacements, 3780 minutes of raining needed. while in second model, for reaching 7.20 meter displacement, 2280 minutes needed. results indicate that by increasing cohesion, vertical displacement decrease. as friction angle increase, vertical displacement also decreases. while by increasing slope angle, vertical displacement increase. the main outcome of this research pointed out, was the effects of cohesion in reducing vertical displacements which are more significant than that of friction angle.