مقایسه ی روش ها و انتخاب روش پیشنهادی (نشریه روانگرایی 525)

5-4- مقایسه ی روش ها و انتخاب روش پیشنهادی

در ادامهی این بخش نقاط قوت و ضعف روش های ارزیابی پتانسیل روانگرایی که در قسمت های قبلی به آنها اشاره شد، مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. بررسی این مساله در بیان علت انتخاب روش مورد استفاده در این راهنما مفید خواهد بود.

1-5-4- روش تنش (دستورالعمل ساده شده)

مزایای دستورالعمل ساده شده در سادگی نسبی و استفاده زیاد و موفق آن در کاربردهای مهندسی نهفته است. این روش به طور گستردهای بر پایه ی مشاهدات محلی و داده های آزمایشگاهی و حتی بیشتر از آن ها بر تقریب های مهندسی استوار است. برخی محدودیتهای دستورالعمل ساده شده عبارتند از:

1- این روش قابلیت در نظرگرفتن بارهای تصادفی و مدت زمان تحریک را دارا نمیباشد.

2- با این روش نمی توان درک مناسبی از افزایش فشارآب منفذی، انتشار موج برشی و فروافت سختی برشی و مقاومت لایه های خاک به دست آورد. به عنوان مثال این موضوع به خوبی شناخته شده است که تولید اضافه فشار آب منفذی در خاک بیشتر با دامنه ی کرنش برشی مرتبط است تا با دامنه ی تنش برشی.

3- کل تاریخچه ی زمانی حرکت لرزه ای ورودی در قالب یک تک نقطه ی متناظر با شتاب بیشینه amax بیان می شود. بر اساس این منطق، انتظار می رود که تمام حرکات لرزه ای زمین با شتاب بیشینه و بزرگای یکسان، افزایش یکسانی در فشار آب منفذی در لایه ی خاک مورد نظر ایجاد کنند.

4- در صورت استفاده از شتاب بیشینه راهی برای فهمیدن این موضوع که روانگرایی در لحظات شروع حرکت زمین و یا در نقاط انتهایی آن اتفاق میافتد، وجود ندارد. یک ضریب اطمینان خیلی پایین ممکن است نشان دهنده ی وقوع روانگرایی در ابتدای یک حرکت شدید زمین باشد؛ اما درعین حال ممکن است این رویداد، در اثر حرکتی حاوی ضربه ی شتاب خیلی بزرگ در لحظات انتهایی اتفاق بیفتد. درنتیجه روش تنش بینش محدودی را نسبت به اثرات بالقوه ی روانگرایی ایجاد می کند.

5- در روش ساده شده ی تنش، پارامترهای مورد نیاز برای تخمین عبارت بارگذاری، یعنی پارامترهای حرکت زمین amax و منبع ، Mw هر کدام عدم قطعیت هایی را به نتایج حاصل وارد می کنند. این عدم قطعیت ها زمانی افزایش می یابد که شتاب بیشینه از تحلیل احتمالاتی خطر لرزه ای (PSHA) تعیین شود. در این حالت هیچ مقدار متناظری از Mw که به طور مشخص با این مقدار شتاب همراه باشد، وجود ندارد.

2-5-4- روش کرنش

دستورالعمل کرنش روش متفاوتی را برای فهم پدیده ی روانگرایی از دیدگاه کرنش برشی ارایه می دهد. این روش ارتباط میان افزایش فشار منفذی و مشخصات تغییرشکل خاک های دانه ای را به خوبی روشن می کند. در مقایسه با تنش برشی تناوبی، کرنش برشی تناوبی مقیاس پایدارتری از مقاومت روانگرایی نهشته های خاکی ارایه می دهد. با این حال از آنجایی که عبور از کرنش آستانه تنها وقوع فشار آب منفذی را نشان می دهد؛ این معیار لزوما بر وقوع روانگرایی دلالت نمی کند. به دلیل این محدودیت، روش کرنش در بیشتر موارد پیشبینی های محافظه کارانه ای از پتانسیل روانگرایی ارایه می دهد.
ارزیابی پتانسیل روانگرایی بر اساس روش کرنش دو مزیت عمده دارد. اول این که شاخصی تحت عنوان کرنش برشی آستانه وجود دارد که در کمتر از این مقدار هیچ حرکت نسبی دایمی بین ذرات خاک اتفاق نمی افتد. در کرنش های پایینتر از حد آستانه، اسکلت خاک به صورت ارتجاعی تغییرشکل می دهد. این جنبه از رفتار خاک به این صورت در روش کرنش تناوبی در نظر گرفته شده است که برای حرکات با کرنش های کمتر از حد آستانه، هیچ افزایش فشار آب منفذی را پیشبینی نمی کند. مزیت دوم این روش آن است که نمونه های آزمون های آزمایشگاهی که با روش های مختلف آماده شده و تحت تاریخچه های تنش مختلفی قرار گرفته اند، همگی ارتباط بسیار مشابهی را بین فشار آب منفذی تولید شده و کرنش برشی تناوبی نشان می دهد.
اما معایب بزرگی نیز در روش کرنش برشی تناوبی وجود دارد که یکی از آنها مربوط به عبارت بارگذاری (عامل تحریک) آن است. در شرایط عملی موجود، امکان پیشبینی دقیق کرنش برشی ناشی از بارگذاری زلزله وجود ندارد. اگر تعادل دینامیکی ارضا شود، پیشبینی تنش ها نمی تواند خطای خیلی زیادی داشته باشد. اما چنین شرطی در مورد کرنش برقرار نیست. شدت این مشکل به حدی است که این روش به ندرت در کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی دیگر از مشکلات این روش آن است که رابطه ی کرنش برشی ناشی از بار لرزه ای به شتاب بیشینه و بزرگا وابسته بوده و در نتیجه نقاط ضعف اشاره شده در روش تنش را نیز به همراه دارد.

3-5-4- روش انرژی

در مقایسه با روش های ارایه شده بر اساس تنش و کرنش، دستورالعمل انرژی بینش و فهم مناسبتری از سازوکار پدیده ی روانگرایی فراهم می ،آورد چرا که می تواند آن را از دیدگاه های متفاوت تفسیر کند. از آنجایی که این روش نسبتا جدید است، برای تایید صحت و اعتبار آن به مدارک متقاعد کننده ی بیشتری نیاز است. بنابراین نیاز شدیدی به کنترل صحت روش های انرژی در ارزیابی پتانسیل روانگرایی نهشته های خاک با داده های محلی وجود دارد.
Green 2001 در یک بازبینی و بررسی مقایسه ای از روش های مختلف انرژی دریافت که بیشتر این روش ها دچار ضعف های اساسی هستند. به طور مثال او نشان داد که روش پیشنهادی Running بر اساس Arias Intensity با افزایش عدد نفوذ استاندارد، کاهش ضریب اطمینان را پیشبینی می کند که این مساله با روشهای تنش و کرنش و همچنین با قضاوت صحیح مهندسی در تناقض آشکار است. او همچنین اشاره کرد که اگرچه قابل اعتمادترین روش انرژی، روش Kayen and Mitchel است، اما این روش به تغییرات عمق آب زیرزمینی حساس نیست.

4-5-4- انتخاب روش پیشنهادی

از آنجایی که روش کرنش از یک سو در تعیین کرنش برشی ناشی از بارگذاری لرزه ای با مشکلات اساسی روبرو بوده و از سوی دیگر برخی نقاط ضعف موجود در روش تنش را، که پیآمد استفاده از شتاب بیشینه می باشند، با خود به همراه دارد، این روش در کاربردهای عملی مهندسی، بسیار کم مورد توجه قرار گرفته است. به همین دلیل در این راهنما، بررسی این روش به مطالب ارایه شده در این فصل محدود شده و بیش از این به آن پرداخته نخواهد شد.
در سال 1997 کارگاه NCEER که به علت حضور تعداد زیادی از کارشناسان زبده ی مبحث روانگرایی از اعتبار خاصی در میان مهندسان ژئوتکنیک برخوردار است، از میان روشهای انرژی به روش Kayen and Mitchell 1997 پرداخته است. در گزارش نهایی این کارگاه اشاره شده است که اگرچه کار این محققان یک جهت گیری جدید و مهم در تحلیل مقاومت روانگرایی می باشد، اما هنوز صحت آن به اندازه ی کافی بررسی نشده است؛ طوری که بتوان آنرا برای مقاصد معمول مهندسی پیشنهاد داد . سوال اساسی این گروه در ارتباط با این روش این بود که با استفاده از چه روشی و با چه مقدار دقت می توان Arias Intensity را برای کاربرد در ساختگاه های فاقد نتایج ثبت شده ی حرکات شدید زمین محاسبه نمود؟ و آیا اطلاعات و تجربه های کافی از تاریخچه های موردی گذشته برای بررسی صحت این روش جمع آوری و تحلیل شده اند؟ Kayen و Mitchell با ارایه ی روابط کاهندگی و جمع آوری و مقایسه ی نتایج حاصل از داده های محلی گسترده برای بررسی بیشتر صحت کاربرد این روش، این سوالات را تا اندازه ای پاسخ دادند. درنهایت این کارگاه آنها را به تحقیق بیشتر در خصوص پاسخ به این سوالات تشویق کرد. با توجه به جمع بندی ارایه شده می توان چنین نتیجه گرفت که استفاده از روشهای انرژی در مقاصد عملی مهندسی خیلی مناسب نبوده و در این راهنما نیز بیش از این به آن پرداخته نمیشود.
با وجود تمام ضعف های موجود در روش ساده شده ی تنش، این دستورالعمل تنها روشی است که تقریبا مورد تایید کلیه ی شرکت کنندگان کارگاه NCEER در سال 1997 قرار گرفت وYoud et al. 2001 نیز مجددا آن را برای ارزیابی پتانسیل روانگرایی پیشنهاد نمودند. با توجه به این اجماع فنی در استفاده از روش ساده شده برای کاربردهای معمول مهندسی، جزییات کامل این روش در فصل بعد مورد بررسی قرار می گیرد.

آخرین پروژه ها

مطالب بیشتر