بررسی تاثیر بعد سوم (طول مدل) در مقادیر انحراف دیواره و نشست های مجاور یک گود قائم با استفاده از مدل سازی فیزیکی کوچک مقیاس

گودبرداری با شیب حداکثر در ساخت و سازهای امروزه در مناطق شهری به دلیل ارزش بالای زمین به امری اجتناب‌ناپذیر تبدیل شده است. شناخت دقیق رفتار خاک حین گودبرداری، به‌دلیل حساسیت و اهمیت بالای این عملیات از دو دیدگاه ایمنی و اقتصاد، همواره مورد توجه محققین این عرصه بوده است. پژوهش‌های انجام شده در این راستا نیز عمدتاً با استفاده از روش‌ها و نرم‌افزارهای عددی انجام شده است. در این تحقیق به منظور پرهیز از خطاهای گریز‌ناپذیر مدل‌سازی‌های عددی در پیش‌بینی رفتار خاک، از روش مدل‌سازی فیزیکی کوچک‌مقیاس استفاده گردیده است. گودبرداری مرحله‌ای یک ترانشه‌ قائم مهار نشده در یک خاک ماسه‌ای، با و بدون حضور سربار با ساخت سه مدل فیزیکی، مدل‌سازی شده است. مدل‌های فیزیکی، با مقطع عرضی ثابت و سه طول متفاوت، به‌منظور بررسی اثر طول (بعد سوم) ایجاد شدند. بر ‌اساس نتایج بدست آمده، مشاهده شد که حین گودبرداری (بدون حضور سربار)، تغییرشکل‌های افقی و قائم، با افزایش طول مدل، مقدار کمی افزایش داشته است اما هنگام بارگذاری، عکس این روند مشاهده گردید. حین بارگذاری، مدل‌های با طول کمتر نسبت به مدل‌های طویلتر تغییرشکل‌های به مراتب بزرگتری را نشان دادند و در بار کمتری نیز گسخته شدند. تفاوت بین مقادیر تغییرشکل‌ها حین بارگذاری، با افزایش نسبت طول به ارتفاع مدل‌ها، کاهش داشت؛ به بیان دیگر، تغییرشکل مدل‌ها، با افزایش طول مدل، تمایل به همگرا شدن را از خود نشان دادند. مشاهده شد که نسبت تغییرشکل‌های مدل در حالت سه‌بعدی به حالت دوبعدی، به میزان بار اعمال شده به گود نیز بستگی دارد؛ به‌نحوی که با نزدیک شدن به حالت گسیختگی، این مقدار روند کاهشی در پیش گرفت.

investigating the effect of the third dimension (model length) on wall inclination and settlement of a vertical trench using small-scale physical modeling

due to the high land volume in urban areas, maximum-slope excavation has become an inseparable part of the construction of a building. the sensitive nature of the excavation operation in terms of cost and safety requires an accurate knowledge of the soil’s behavior, making it an important research field. most of studies investigate the soil’s behavior using numerical methods, which are accompanied by a certain level of inaccuracy. to sidestep the unavoidable errors associated with numerical methods, this study uses a small-scale physical modeling methodology to investigate soil behavior. the phased excavation of an unsupported vertical sandy soil trench has been experimentally modeled using three small-scale physical models with/without an externally applied load. three models with different lengths and constant cross-sections were constructed to assess the effects of length (the third dimension) on the trench’s deformation and stability. the results show that during excavation with no external loading, increasing the model’s length does not significantly increase horizontal and vertical deformations. however, in tests in which the system was subjected to an applied load, decreasing the length caused substantially larger vertical and horizontal deformations in the soil. increasing the models’ length-to-height ratio decreased the discrepancies among the deformations created during loading. in other words, increasing the length caused the deformations of the models to converge toward a similar value. it was observed that the 3d-to-2d deformation ratios are dependent on the load applied to the trench. these ratios decreased as the model approached failure.