فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

رفتار برشی سطح مشترک خاک – سازه نقش مهمی در برآورد ظرفیت باربری سازه‌های ژئوتکنیکی مانند شمع‌ها، دیوارهای حائل، مهاری‌ها و سامانه‌های خاک مسلح ایفا می‌کند و زبری نسبی سطح سازه در تماس با خاک، یکی از عوامل بسیار مؤثر بر این رفتار است. در مطالعه حاضر، به بررسی اثر زبری نسبی بر رفتار برشی سطح مشترک خاک – سازه پرداخته می‌شود. از آنجاکه مطالعات گذشته عموماً بر رفتار ماکروسکوپیک این سطح متمرکز بوده‌اند، این پژوهش به بررسی رفتار برشی تماسی خاک‌های دانه‌ای از دیدگاه میکروسکوپیک می‌پردازد. برای این منظور، آزمایش برش سطح مشترک تحت بارگذاری مونوتونیک با مقادیر مختلف زبری نسبی سطح تماس (Rn=0, 0.5, 0.75, 1, 2) به‌صورت سه‌بعدی با روش اجزای منفصل‌ شبیه‌سازی می‌شود. در این روش، از ذرات کروی برای شبیه‌سازی دانه‌های خاک، مدل تماسی خطی برای ارتباط بین آن‌ها و مقاومت چرخشی برای لحاظ نمودن مجازی اثر شکل ذرات استفاده می‌شود. برای نمایش هندسه‌ سطح زبر سازه در تماس با خاک دانه‌ای، الگوی دندانه‌دار استاندارد به‌کار گرفته می‌شود. برای مطالعه رفتار برشی تماسی، پارامترهای ماکروسکوپی مانند تنش برشی، زاویه اصطکاک و کرنش حجمی و پارامترهای میکروسکوپی مانند پوکی، عدد تماسی، زنجیره نیروها و نحوه جهت‌گیری تماس‌ها بررسی می‌شوند. نتایج نشان می‌دهند زمانی‌که پارامتر زبری نسبی صفر و سطح سازه کاملاً صاف است، رفتار نمونه کشسان – مومسان کامل است و ناحیه برشی در نمونه تشکیل نمی‌شود. با افزایش زبری نسبی تا مقدار بحرانی، تنش برشی و زاویه اصطکاک بیشینه در سطح مشترک با شیب تندی افزایش می‌یابند و پس از آن تغییرات اندک است. با افزایش زبری نسبی از ۵/۰ به ۲، مقاومت برشی بیشینه ۵۰ کیلوپاسکال و کرنش حجمی ۲۹۵ درصد افزایش می‌یابند. ضخامت ناحیه برشی تحت تاثیر زبری نسبی سطح سازه قرار دارد و با افزایش زبری نسبی از ۵/۰ به ۲، از D50۱/۲ به D50۵۳/۴ و به میزان ۱/۴ میلی‌متر افزایش می‌یابد.