بررسی تأثیر بارندگی برپایداری شیروانی های خاکی غیراشباع در مسیر زیرساخت‌های حمل‌ونقل با استفاده از آنالیز همبسته تراوش-تغییر‌شکل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز- دانشکده عمران- گروه مکانیک خاک و پی سازی

2 استاد دانشگاه تبریز- دانشکده عمران

3 هیئت علمی - استاد مهندسی ژئوتکنیک- دانشکده علوم ریاضی و فیزیک - دانشگاه Exeter- انگستان

10.22075/jtie.2020.19178.1432

چکیده

امروزه حمل‌ونقل یکی از اجزاء مهم اقتصاد ملی محسوب می‌گردد. هرساله بسیاری از تپه‌های خاکی و دامنه کوه‌ها برای احداث زیرساخت‌های حمل‌ونقل خاک‌برداری می‌شوند. پایداری ترانشه‌های ایجادشده در اثر خاک‌برداری‌ها، در دوره اجرا و بهره‌برداری پروژه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در طبیعت این ترانشه‌ها عمدتاً غیراشباع بوده و بایستی با استفاده از تئوری خاک‌های غیراشباع بررسی گردند. یکی از دلایل اصلی ناپایداری ترانشه‌ها، بارش باران و نفوذ آب ناشی از آن می‌باشد. در این تحقیق با استفاده از تئوری خاک‌های غیراشباع و روش عددی تفاضل‌محدود، روند نفوذ آب باران و تأثیر آن در تغییرات فشار آب منفذی، درجه اشباع، تغییر شکل‌ها و درنهایت پایداری آن در طول مدت‌زمان بارش‌‌ها بررسی گردید. برای این منظور علاوه بر انجام آزمایش‌های صحرایی و آزمایشگاهی جهت برآورد پارامترهای ژئومکانیکی مصالح، از نرم‌افزار RETC، برای به دست آوردن پارامترهای منحنی آب-خاک استفاده‌شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد ضریب اطمینان با طولانی ترشدن بارش های با شدت کم در مدت 5 ماه از 1/283 به 1/221 کاهش پیداکرده ولی نرخ کاهش به حدی نیست که باعث ناپایداری کامل شیروانی گردد ولی برای بارش کوتاه مدت- شدت زیاد، بدلیل عدم فرصت نفوذ و جریان آب در شیروانی، بیشترین تاثیر در 2متر بالایی شیروانی اتفاق افتاده و در این محدوده علاوه برافزایش وزن، کاهش مکش و مقاومت برشی خاک غیراشباع اتفاق افتاده و درنتیجه اثر مضاعف این دو عامل ضریب اطمینان در طول مدت 48 ساعت به مقدار 0/981 کاهش پیداکرده و منجر به ناپایداری شیروانی گردیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • Danesh Sattari 1
  • Masoud Hajialilue Bonab 2
  • Akbar arab javadi 3
1 PhD Candidate, Department of Soil Mechanics, Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Iran
2 Professor, Department of Soil Mechanics, Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Iran
3 Professor, College of Engineering Mathematics and Physical Sciences, University of Exeter, UK
چکیده [English]

Transportation is one of the most important components of the 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. One of the main causes of trench instability is rainfall and water infiltration, according to National Road Organization reports. In this research, while drilling and obtaining the undisturbed and disturbed samples, the physical and mechanical properties of the soil samples were tested in the field and laboratory. To assess the impact of rainfall intensity and duration on the stability of the unsaturated excavated trenches, Annual average and monthly values of rainfall and rainfall events with a 50-year return period were adopted to analyze. The RETC code was chosen for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils to fit the soil-water characteristic curve (SWRC). The results show that the factor of Safety decreases with increasing duration of low-intensity rainfall from 1.283 to 1.221 in 5 months but the rate of decline is not sufficient to cause complete instability. but for short-term high-intensity rainfall, due to the lack of infiltration, the 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 decreased, resulting in a doubling of these two factors within 48 hours, the factor of safety Decreased to 0.981 and leading to instability of trench. Finally, it can be concluded that long-term rainfall can lead to instability of the trench but short-term rainfall with extreme intensity can lead to shallow landslides and slope instability in the trench.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unsaturated soil
  • Trench
  • SWRC
  • RETC
  • FDM