تاثیر بارندگی بر پایداری شیروانی های خاکی غیراشباع در مسیر زیرساخت های حمل- ونقل با استفاده از آنالیز همبسته تراوش- تغییرشکل

امروزه، حمل ونقل یکی از اجزای مهم اقتصاد ملی محسوب می گردد. هر ساله بسیاری از تپه های خاکی و دامنه کوه‌ها برای احداث زیرساخت‌های حمل ونقل خاک‌برداری می‌شوند. پایداری ترانشه های ایجاد شده در اثر خاک‌برداری‌ها، در دورهاجرا و بهره برداری پروژه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در طبیعت، این ترانشه ها عمدتاً غیراشباع بوده و بایستی با استفاده از تئوری خاک‌های غیراشباع بررسی گردند. یکی از دلایل اصلی ناپایداری ترانشه ها، بارش باران و نفوذ آب ناشی از آن می باشد. در این تحقیق، با استفاده از تئوری خاک های غیراشباع و روش عددی تفاضل محدود، روند نفوذ آب باران و تاثیر آن در تغییرات فشار آب منفذی، درجه اشباع، تغییرشکل ها و در نهایت پایداری آن در طول مدت زمان بارش ها بررسی گردید. برای این منظور، علاوه بر انجام آزمایش‌های صحرایی و آزمایشگاهی جهت برآورد پارامترهای ژئومکانیک مصالح، از نرم‌افزار retc برای به دست آوردن پارامترهای منحنی آب خاک استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که ضریب اطمینان با طولانی تر شدن بارش های با شدت کم در مدت 5 ماه از 1.283 به 1.221 کاهش پیدا کرده، ولی نرخ کاهش به حدی نیست که باعث ناپایداری کامل شیروانی گردد. ولی برای بارش کوتاه مدت شدت زیاد، به دلیل عدم فرصت نفوذ و جریان آب در شیروانی، بیشترین تاثیر در دو متر بالایی شیروانی اتفاق افتاده و در این محدوده علاوه بر افزایش وزن، کاهش مکش و مقاومت برشی خاک غیراشباع اتفاق افتاده است. در نتیجه ی اثر مضاعف این دو عامل، ضریب اطمینان در طول مدت 48 ساعت به مقدار 0.981 کاهش پیدا کرده و منجر به ناپایداری شیروانی گردیده است.

Effect of Rainfall Infiltration on the Stability of Unsaturated Soil Slopes with Fluid-Mechanical Coupled Analysis

Nowadays, transportation is one of the most important components of national economy. Every year, many hills and natural slopes are excavated to build transport infrastructure. The stability of trenches created by excavations is important during construction and operation. In nature, these treches are mainly unsaturated and should be analyzed with theory of unsaturated soils. One of the main causes of trench instability is rainfall and water infiltration. In this research, using theory of unsaturated soils and finite difference numerical method, rainfall infiltration trend and its effect on pore water pressure variations, saturation percent, deformations and finally its stability during rainfall event was investigated. For his purpose, in addition to field and laboratory test for estimation of geomechanical parameters of the materials, the RETC software was used to obtain soilwater characteristics parameters. Results showed that the factor of safety decreases with increasing duration of lowintensity rainfall from 1.283 to 1.221 in 5 months, but the rate of decline is not sufficient to cause complete instability. But for shortterm highintensity rainfall, due to the lack of infiltration and water flow in the slope, maximum impact occurred in the upper 2 m of the slope, and in this zone, in addition to weight increasing, suction and shear strength of the unsaturated soil have decreased. Due to conjugate effect of these two factors, within 48 hours, the factor of safety decreased to 0.981 and led to instability of trench.