تخمین تغییرمکان جانبی بیشینه دیوارهای خاک مسلح پشت به پشت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شاهد، تهران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شاهد، تهران

چکیده

دیوارهای خاک مسلح پشت­به­پشت، در محل­هایی نظیر خاکریز کوله پل­ها و رمپ­ها مورد استفاده قرار می­گیرند. هر چند استفاده از این نوع دیوار خاک مسلح از اهمیت بالایی برخوردار است ولی آیین­نامه­های طراحی بسیار محدودی در این رابطه در دسترس است. طبق توصیه FHWA اگر فاصله دو انتهای مسلح­کننده­ها به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشد، عملکرد دیوار خاک مسلح به صورت پشت­به­پشت می­باشد و در غیر این­صورت، طرفین دیوار خاک مسلح به صورت مستقل از یکدیگر طراحی می­شوند. در تحقیق حاضر، با ثابت در نظر گرفتن عرض و ارتفاع کل دیوار و با تغییر طول ژئوگریدها، فاصله قائم آن­ها از یکدیگر و نیز زوایای اصطکاک داخلی خاک، 196 حالت مختلف مدل‏سازی با استفاده از نرم­افزار FLAC 2D انجام گرفته است. به‏منظور بررسی نحوه تشکیل گوه گسیختگی در دیوار خاک مسلح عادی و دیوار خاک مسلح پشت­به­پشت، از تحلیل تعادل حدی استفاده شده است. نتایج مدل‏سازی­های انجام گرفته شامل بررسی فشار جانبی پشت دیوار، حداکثر نیروی بسیج شده در ژئوگریدها و تغییرمکان­های افقی در حالات مختلف تحلیل گردید. بر این مبنا، مشخص شد که بیشترین تغییرمکان افقی دیوار به طور کلی در بازه­ای بین 35/0 تا 57/0 ارتفاع کل دیوار شکل می­گیرد. با عنایت به حداکثر تغییرمکان­های افقی به­دست آمده از مدل‏سازی­های انجام گرفته، توصیه آیین­نامه برای تعیین مرز تشکیل دیوار پشت­به­پشت مناسب ارزیابی شد.با بررسی حداکثر تغییرمکان­های افقی حاصل شده، تغییر در عملکرد دیوار مطالعه شد و با توسعه یک مدل غیرخطی با شکل کلی ضرب پارامترهای توان­دار، روابطی جهت تخمین حداکثر تغییرمکان افقی دیوار با توجه به پارامترهای مؤثر در رفتار آن ارائه گردید. ضرایب تعیین مربوط به نتایج این تحلیل آماری برای دیوارهای عادی، پشت­به­پشت و مجموع هر دو حالت به ترتیب 953/0، 969/0 و 947/0 به­دست آمد که دقت مناسب این روابط را جهت تخمین حداکثر تغییرمکان افقی و نیز نمایش روندهای موجود تأیید می­کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Maximum Lateral Displacement of the Back to Back Mechanically Stabilized Earth Walls

نویسندگان [English]

  • Soroush nazarian 1
  • Ali Derakhshani 2
1 MSc Student, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Shahed University, Tehran, Iran
2 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Shahed University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Back to back mechanically stabilized earth walls (MSEWs) are the structures usually used in two sides of bridge abutments and ramps. Although this type of MSEW is commonly constructed, but limited number of design guidelines are available in this regard. According to the FHWA recommendations, if the ends of reinforcements at two sides are close enough to each other, the walls are considered as back to back for the design practice; otherwise, each wall is designed independently. In this study, considering a fixed width and height for the walls, variations of the length and vertical spacing of the geogrids, as well as friction angle of the soil, were evaluated through 196 different models built and analyzed using FLAC 2D. The critical slip surface was compared in normal and back to back conditions using limit equilibrium method. Results of modeling include lateral earth pressure behind the wall, maximum force mobilized in geogrids and lateral displacements of the wall for different cases of the study. Accordingly, it was found that maximum lateral displacement of the wall usually occurs in 0.35 to 0.57 of the wall height. Based on the maximum horizontal displacements, the recommended boundary for the two different mechanisms of MSEWs was approved. Using the maximum lateral displacements, the change in wall behavior was studied and a non-linear model with the form of power-law was developed to estimate maximum lateral displacement of the wall with respect to the governing parameters. Coefficients of determination of the analysis results for normal MSEW, back to back MSEW and both cases were calculated as 0.953, 0.969 and 0.947, respectively. This confirms the suitable accuracy of the proposed formulae to estimate maximum lateral displacements as well as the appropriate exhibition of the governing physical trends.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Back to back mechanically stabilized earth wall
  • Horizontal displacement
  • Numerical modelling
  • Non-linear model
Adams, M., Nicks, J., Stabile, T., Wu, J., Schlatter, W. and Hartmann, J. 2011. “Geosynthetic Reinforced Soil Integrated Bridge System”. Interim Implementation Guide, No. FHWA-HRT-11-026.

Benmebarek, S., Attallaoui, S. and Benmebarek, N. 2016. “Interaction analysis of back-to-back mechanically stabilized earth walls”. J. Rock Mech. Geotech. Eng., 8: 697-702.

Benmebarek, S. and Djabri, M. 2017. “FEM to investigate the effect of overlapping reinforcement on the performance of back-to-back embankment bridge approaches under self-weight”. Transport. Geotech., 11: 17-26.

Berg, R. R., Christopher, B. R. and Barry, R. 2009. “Design of Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes”. Publication No. FHWA-NHI-10-043, Federal Highway Administration.

Djabri, M. and Benmebarek, S. 2016. “FEM analysis of back-to-back geosynthetic-reinforced soil retaining walls”. Int. J. Geosynth. Ground Eng., 2(3): 26.

El-Sherbiny, R., Ibrahim, E. and Salem, A. 2013. “Stability of back-to-back mechanically stabilized earth walls”. Geo-Congress 2013, San Diego, California, USA, pp. 555-565.

Han, J. and Leshchinsky, D. 2010. “Analysis of back-to-back mechanically stabilized earth walls”. Geotext. Geomembranes, 28: 262-267.

Hardianto, F. and Truong, K. 2010. “Seismic deformation of back-to-back mechanically stabilized earth (MSE) walls”. Earth Retention Conference 3, Bellevue, Washington, USA, pp. 704-711.

Itasca. 2011. “User’s Guide Fast Lagrangian Analysis of Continua- FLAC, Ver. 7.0”. Itasca Ltd.

Katkar, H. and Viswanadham, B. 2011. “Some studies on the behaviour of back-to-back geosynthetic reinforced soil walls”. Proceedings of Indian Geotechnical Conference, Kochi, pp. 911-914.

Rocscience. 2010. “User’s Guide SLIDE, ver. 6.0”. Rocscience Ltd.

Shinoda, M. and Bathurst, R. J. 2004. “Lateral and axial deformation of PP, HDPE and PET geogrids under tensile load”. Geotext. Geomembranes, 22(4): 205-222.

Tajiri, N., Sasaki, H., Nishimura, J., Ochiai, Y. and Dobashi, K. 1996. “Full-scale failure experiments of geotextile-reinforced soil walls with different facings”. IS-Kyushu 9, Third International Symposium on Earth Reinforcement, Balkema, Rotterdam, The Netherlands.