کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5787474 1641759 2017 68 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Analytical and numerical study of the stability of shallow underground circular openings in cohesive ground
ترجمه فارسی عنوان
تحلیلی و عددی بررسی پایداری دهانه های زیرزمینی دایره ای کم عمق در زمین منسجم
کلمات کلیدی
حفره های کوچک، ثبات، فاکتور ایمنی، تجزیه و تحلیل محدود، تعادل محدودیت
ترجمه چکیده
این مقاله به مسئله ارزیابی شرایط پایداری حفره های کم عمق شکل دایره ای، یعنی بخش های دایره ای از تونل های استوانه ای بلند یا حفره های کروی، در زمین کاملا محکم با استفاده از یک عامل اسکالر ایمنی پرداخته می شود، به طور معمول در مورد دامنه ها در عمل مهندسی ژئوتکنیک. این مقاله یک راه حل مجدد ایستا برای حفره ها در زمین خشک را ارائه می دهد که امکان برآورد محافظه کارانه عامل اسکالر ایمنی را فراهم می کند. اثر هندسه حفاری، چه بخشی از تونل استوانه ای یا حفره کروی، عمق حفره در ارتباط با شعاع آن، و چه اثر فشار حمایت و بار اضافی زمین در ارتباط با انسجام زمین ، بر روی عامل ایمنی بررسی می شود. تجزیه و تحلیل کمی برای تعیین اینکه محافظه کارانه نتایج حاصل از راه حل تحلیلی با توجه به نتایج به دست آمده با یک نرم افزار تجاری که اجرای روش اختلاف محدود را ارائه می دهد ارائه شده است. تجزیه و تحلیل نشان می دهد که مقادیر ایمنی پیش بینی شده با راه حل تحلیلی در حدود 80 درصد از مقادیر ایمنی پیش بینی شده با راه حل های عددی (متناهی) است. مقایسهای کمی از ارزشهای عوامل ایمنی و فشار مورد نیاز با استفاده از راه حل تحلیلی و سایر راه حلهای منتشر شده ارائه شده است. عوامل ایمنی به دست آمده با استفاده از ترازگی (1943) مدل تعادل محدود نشان داده شده است که هر دو محافظه کارانه و غیر محافظه کار هستند بسته به ترکیبی از مقادیر ورودی در نظر گرفته شده برای مدل. به نظر میرسد مقادیر فشار مورد نیاز پیشبینی شده با راه حل تحلیلی پیشنهاد شده، شبیه به آنچه که توسط دیویس و همکاران پیشبینی شده است. (1980). همچنین پیشنهاد مدل پیشنهادی قابل قبول برای آب در زمین نیز ارائه شده است. موارد حفره های کم عمق شکل دایره ای در زمین همجوشی اشباع شده با سطح آب در سطح یا بالاتر از سطح زمین و محدود کردن شرایط آب و هوای سیلاب و خشک در نظر گرفته شده است. شرایط پایداری برای حفره های فرو ریخته شده در زمین اشباع به طور کلی بهبود می یابند، در حالیکه شرایط پایداری برای حفره های خشک در زمین اشباع، در مقایسه با حفره هایی معادل در خاک خشک افزایش یافته است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه علوم زمین و سیارات مهندسی ژئوتکنیک و زمین شناسی مهندسی
پیش نمایش مقاله
تحلیلی و عددی بررسی پایداری دهانه های زیرزمینی دایره ای کم عمق در زمین منسجم
چکیده انگلیسی
This paper addresses the problem of assessing the stability conditions of shallow excavations of circular shape, namely circular sections of long cylindrical tunnels or spherical cavities, in purely cohesive ground by means of a scalar factor of safety as it is traditionally done for the case of slopes in the practice of geotechnical engineering. The paper presents a closed-form statically admissible solution for cavities in dry ground that allows a conservative estimation of the scalar factor of safety to be made. The effects of the geometry of the excavation, whether a section of cylindrical tunnel or a spherical cavity, the depth of the cavity in relation to its radius, and the effect of the support pressure and ground surcharge load in relation to the cohesion of the ground, on the factor of safety are examined. A quantitative analysis for determining how conservative the results from the analytical solution are with respect to results obtained with a commercial software implementing the finite-difference method is presented. The analysis indicates that the values of factors of safety predicted with the analytical solution are within 80% of the values of factors of safety predicted with the numerical (finite-difference) solution. A quantitative comparison of values of factors of safety and required support pressure obtained with the analytical solution and with other published solutions is presented. Factors of safety obtained with Terzaghi (1943) limit equilibrium model are shown to be both conservative and non-conservative depending on the combination of input values considered for the model. Values of required support pressure predicted with the proposed analytical solution are shown to be similar to the ones predicted numerically by Davis et al. (1980). An extension of the proposed statically admissible model to account for water in the ground is also presented. Cases of shallow cavities of circular shape in saturated cohesive ground with a water surface at or above the ground surface, and limiting conditions of flooded and dry openings are considered. Stability conditions for flooded openings in saturated ground are shown to generally improve, while stability conditions for dry openings in saturated ground are shown to worsen, in comparison with the same equivalent cavities in dry ground.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Engineering Geology - Volume 226, 30 August 2017, Pages 70-92
نویسندگان
, ,