اثر وجود عدم‌قطعیت در قابلیت فشردگی خاک بر تغییرات زمانی فشار آب منفذی در پی سازه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 دانش آموخته گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

با توجه به عدم­قطعیت و تغییرات مکانی مقادیر پارامترهای تحکیمی خاک و تاثیر آن بر فشار آب منفذی حین نشست در پی سازه­، امروزه کاربرد روش­­های احتمالاتی مبتنی بر عدم­قطعیت در تحلیل چنین مسائلی رایج می­باشد. در تحقیق حاضر، نقش عدم­قطعیت قابلیت فشردگی حجمی خاک به عنوان یکی از عوامل موثر بر تغییرات زمانی فشار آب منفذی حین تحکیم در ناحیه شفت استان گیلان مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه­برداری خاک از 9 گمانه (مربوط به پی یک سازه فولادی و محوطه آن واقع در حومه شهرستان شفت) انجام شد و با آزمایش تحکیم، توزیع لوگ­نرمال پارامتر قابلیت فشردگی حجمی خاک به دست آمد. سپس یک برنامه­ رایانه­ای در محیط MATLAB برای تحلیل احتمالاتی معادله دیفرانسیل تحکیم به روش مونت­کارلو توسعه داده شد. طبق نتایج، با افزایش تعداد نمونه تصادفی (ضریب قابلیت فشردگی) در روش مونت­کارلو از 100 به 1000 نمونه، تغییر قابل توجهی در نتایج مشاهده نگردید. در حالیکه کشیدگی منحنی­های چگالی احتمال با زمان، حاکی از نقش قابل توجه گذشت زمان در افزایش عدم­قطعیت فشار آب منفذی می­باشد. همچنین در یک عمق معین، ضخامت بیشتر لایه خاک مورد بررسی منجر به افزایش عدم­قطعیت نتایج گردید. با 2 برابر شدن عمق نقطه مورد بررسی و ضخامت لایه خاک، چگالی احتمال بیش از 20 برابر افزایش یافت. در نهایت بیش­ترین افزایش ضریب تغییرات فشار آب منفذی طی 100 روز در لایه خاک به ضخامت 4 متر برابر 15/2 درصد و در لایه خاک با ضخامت 16 متر کمتر از 25/0 درصد به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Uncertainty of Soil Compressibility on Temporal Variations of Pore-Water Pressure at the Foundation of Structure

نویسندگان [English]

  • A Malekpour 1
  • S Farookhroo 2
  • M Hosseini 2
1 Assist. Prof., Dept. of Water Engineering, Faculty of Agricultural Sciences, Univ. of Guilan, Rasht, Guilan, Iran
2 Graduated Student, Dept. of Water Engineering, Faculty of Agricultural Sciences, Univ. of Guilan, Rasht, Guilan, Iran
چکیده [English]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               Today, as a result of the uncertainty and spatial variations of soil consolidation parameters and their effects on the pore-water pressure during the foundation settlement, it is common to apply the uncertainty-based probabilistic methods in such problems. In current study, the role of uncertainty of soil volumetric compressibility, as one of the effective factors on temporal variations of pore-water pressure during consolidation was investigated in Shaft region of Guilan province. In this respect, soil sampling was carried out in 9 bore holes (at the foundation of a steel structure and its yard located in Shaft town). Following the consolidation experiments, the log-normal distribution of soil volumetric compressibility was derived. Then, a computer code was developed in MATLAB to probabilistically analyze the partial differential equation of consolidation using Monte-Carlo simulation method. According to the results, increasing the number of random samples (of compressibility coefficient) from 100 to 1000 caused negligible effects. Whereas, the widening of probability density curves with time implies the dramatic effect of time on increasing the uncertainty of pore-water pressure. Meanwhile, for a given depth, the increased thickness of investigated soil layer caused greater uncertainty of pore-water pressure. Doubling the soil depth and investigated thickness of soil layer led to the increase of probability density by more than 20 times. Finally, during 100 days, the greatest temporal increase in coefficient of variation of pore-water pressure was obtained equal to 2.15 and 0.25 percent for 4- and 16-meters thick layers of soil, respectively.      

کلیدواژه‌ها [English]

  • Consolidation settlement of soil
  • Log-normal distribution
  • Monte-Carlo method
  • Probabilistic analysis
  • Soil sampling

مراجع

Badaoui MH, Nour A, Slimani A and Berrah MK, 2007. Consolidation statistics investigation via thin layer method analysis. Transport in porous media 67(1):69-91.‏
Chenari RJ and Noori NS, 2017. Uncoupled consolidation analysis of clay deposits with linearly varying characteristics with depth. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering 41(1):49-53.
Cheng Y, Zhang LL, Li JH, Zhang LM, Wang JH and Wang DY, 2017. Consolidation in spatially random unsaturated soils based on coupled flow-deformation simulation. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 41(5):682-706.
Griffiths DV and Fenton GA, 2009. Probabilistic settlement analysis by stochastic and random finite-element methods. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 135(11): 1629-1637.‏
Huang J, Griffiths DV and Fenton GA, 2010. Probabilistic analysis of coupled soil consolidation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 136(3):417-430.‏
Indian Standard (IS), 1981. Code of Practice for Subsurface Investigation for Foundations. Indian Standard Institution New Delhi, India.
Kwon Y, 2016. Geotechnical hybrid simulation to investigate the effects of the hydraulic conductivity on one-dimensional consolidation settlement. Marine Georesources and Geotechnology. 34(3):219-33.
Lashgaripour GR, Ghafouri M, Savizi Z and Peyvandi Z, 2005. Drop of groundwater table and land subsidence in Mashhad plain. Pp. 123-131. Proceedings of the ninth Conference of Geology Association of Iran. 30-31 August, Tehran, Iran.
Wu TH, Gale SM, Zhou SZ and Geiger EC, 2011. Reliability of settlement prediction—case history. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 137(4): 312-322.‏
Sun R, 2010. Bearing capacity and settlement behavior of unsaturated soils from model footing tests. Doctoral dissertation, University of Ottawa, Canada.
Terzaghi K, Peck RB and Mesri G, 1996. Soil Mechanics in Engineering Practice. John Wiley & Sons, New York, USA.
Wang Y, Cao Z and Au SK, 2010. Efficient Monte Carlo simulation of parameter sensitivity in probabilistic slope stability analysis. Computers and Geotechnics. 37(7):1015-22.
Wang Y, Tengyuan Z and Zijun C,2015. Site-specific probability distribution of geotechnical properties. Computers and Geotechnics 70: 159-168.
Wang Y, Zhao X and Wang B, 2013. LS-SVM and Monte Carlo methods-based reliability analysis for settlement of soft clayey foundation. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 5(4):312-7.
دانش آب و خاک
دوره 29، شماره 2
تیر 1398
صفحه 199-212

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار