مقاله تحلیلی: بررسی پایداری شیب‌ ها

 شیب‌های ملایم معمولاً پایدار هستند. بااین‌حال هر چه زاویه شیب بیشتر شود، خطر گسیختگی افزایش می‌یابد. این را می‌توان ناشی از ناپایداری توده خاک دانست. تغییر هندسه منجر به کاهش مقاومت و متعاقب آن عدم ایجاد تعادل در خاک و نهایتاً ناپایداری آن می‌شود. گسیختگی در شیب‌ها معمولاً به شکل جابجایی خاک رخ می‌دهد و دلیل این است که توده خاک ناپایدار به سمت پایین شیب حرکت می‌کند تا به یک وضعیت پایدار برسد.

اصول کلیدی

اولین قدم در بررسی مشکل پایداری شیب‌ها این است که بدانیم شیب با خاک‌ریزی ساخته می‌شود یا با خاک‌برداری. مشکلات دسته اول معمولاً مربوط به عملیات خاک‌ریزی و احیای خاک در شیب‌هایی است که از خاک موجود ساخته شده‌اند و سپس بار به آن اعمال می‌شود. مشکلات دسته دوم نیز وقتی رخ می‌دهند که از منطقه مورد نظر خاک‌برداری شود و در نتیجه آن بار وارده کاهش می‌یابد. با گذشت زمان خاک در شرایط وجود بار به دلیل افزایش فشار منفذی فشرده‌تر و در شرایط عدم وجود بار به دلیل کاهش فشار منفذی ضعیف‌تر می‌شود. به همین منظور طراح باید نوع خاک، شرایط آب‌های زیرزمینی و نفوذپذیری خاک را در نظر بگیرد. وقتی بحث خاک‌ریزی و اصلاح خاک در میان است، طراح روند راحت‌تری را طی می‌کند چراکه می‌تواند پرکننده مناسب را انتخاب کند. این در حالی است که در مورد حفاری، طراح باید خاک موجود در محل را در نظر بگیرد.

توده خاک در شیب باید در برابر وزن خود، سرباره و شرایط مختلف آب اعم از جریان آن یا فشار هیدرواستاتیک مقاومت کند. مقاومت برشی خاک در امتداد صفحه لغزنده، نیروی پایدارکننده را ایجاد می‌کند. صفحه یا سطح گسیختگی و ضریب ایمنی (FOS) در برابر لغزش از مواردی هستند که باید در نظر گرفته شوند.

انواع دایره لغزش عبارت‌اند از: سطحی، عمیق و انتقالی. به‌منظور تعیین کمترین میزان FOS باید مودهای گسیختگی مشخص و بررسی شوند. در طراحی انتخاب لغزش‌های دایره‌ای برای خاک‌های همگن اغلب ساده‌تر و راحت‌تر است. برای سطح لغزش خاک‌های غیر همگن می‌توان شکل‌های دیگری در نظر گرفت. درواقع بسیاری از خاک‌ها ناهمگن هستند.

وقتی توده‌ای از خاک ناپایدار می‌لغزد، سطح لغزش تمایل پیدا می‌کند که مسیری با کمترین مقاومت را دنبال کند. سطح یا صفحه گسیختگی در امتداد گسل، شکست، شکاف و یا هرگونه ضعفی در لایه‌های خاک شکل می‌گیرد.

طراحی و آنالیز

بسیاری از مسائل مرتبط با پایداری شیب با استفاده از روش المان محدود یا روش تعادل محدود آنالیز می‌شوند. اغلب به دلیل خسته‌کننده بودن محاسبات، از ترم افزارها یا صفحات گسترده استفاده می‌شود. در آیین‌نامه‌ها معمولاً مقدار مناسب FOS در گسیختگی ارائه می‌شود. به‌طور مثال در روش طراحی شماره ۱ از یوروکد ۷، دو حالت برای FOS وجود دارد. بهتر است که نتایج حاصل از آنالیز المان محدود بررسی شوند.

لازم است که طراح به تفاوت بین مدل کرنش صفحه‌ای دوبعدی که در طراحی و تحلیل استفاده می‌شود و مسئله سه‌بعدی که در واقعیت با آن روبرو هستیم، توجه کند.

نتیجه‌گیری

شیب‌ها اغلب در ساخت‌وساز به لحاظ اقتصادی موردتوجه هستند. ایمنی و پایداری شیب‌ها به عوامل متعددی همچون نوع خاک، مدت‌زمان ساخت، نفوذپذیری خاک، وجود یا عدم وجود آب و هرگونه ضعف در لایه‌های خاک و زمین بستگی دارد. هنگام ارزیابی FOS طراح همیشه باید نوع لغزش احتمالی را در نظر بگیرد. این به طراح در مواجهه با مسائل دنیای واقعی که احتمالاً پیچیده‌تر هم هستند، کمک خواهد کرد.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.