گسیختگی جریانی در زمین های شیب دار یا دارای وجه آزاد (نشریه روانگرایی 525)
3-6 – گسیختگی جریانی در زمین های شیب دار یا دارای وجه آزاد
تمام انواع شیب ها ممکن است در طی زلزله گسیخته شوند؛ به طوری که از گسیختگی خاکریز کوچک جاده لغزه ها تا زمین های عظیم، همگی نمونه هایی از ناپایداری شیب در اثر حرکات لرزه ای هستند. ارزیابی لرزه ای پایداری شیب ها را می توان به دو گروه کلی دسته بندی نمود: تحلیل پایداری شیب اینرسی و تحلیل پایداری شیب ضعیف شده . تحلیل پایداری شیب اینرسی برای آن دسته از مصالحی که مقاومت برشی خود را در طی زلزله از دست نمیدهند، توصیه می شود. نمونه هایی از این نوع خاک ها شامل خاک های دان های متراکم، رس های سخت، رس های با حساسیت کم و خاک های قرار گرفته در بالای تراز آب زیرزمینی میباشند. انواع گوناگونی از تحلیل های اینرسی داردوجود که از میان آن ها روش شبه استاتیکی و روش نیومارک 1965 دو نمونه از متداولترین روش های مورد استفاده میباش دن . از سوی دیگر تحلیل پایداری شیب ضعیفشده برای آن دسته از مصالحی که در طی زلزله کاهش قابل توجهی در مقاومت برشی آن ها بوجود میآید، پیشنهاد می شود. رس های حساس، رس های نرم، خاک آلی های و خاک های مستعد روانگرایی مثال هایی از این نوع خاک ها می باشد. برای خاک های درگیر با پدیدهی روانگرایی دو دسته تحلیل پایداری ضعیف- شده به شرح زیر موجود می باشد:
الف- لغزش جریانی : لغزش های جریانی زمانی ایجاد میشوند که نیرو های محرک ایستایی از مقاومت برشی خاک در امتداد سطح لغزش بیشتر هدش و در نتیجه ضریب اطمینان پایداری کمتر از 1 شود. Seed 1970 لغزش جریانی را به صورت زیر تعریف میکند: اگر روانگرایی درون و یا زیر تودهی خاکی شیبدار به وقوع بپیوندد، کل توده به سمت وجه غیر متکی جریان یافته و یا به صورت جانبی انتقال خواهد یافت که به این پدیده لغزش جریانی گفته می شود. این گونه لغزش ها بیشتر در مصالح غیرچسبندهی اشباع و سست در طی زلزله به وجود میآیند.
به طور کلی سه نوع لغزش جریانی وجود دارد:
- روانگرایی توده: این نوع لغزش جریانی زمانی اتفاق میافتد که تقریبا تمام توده ی شیبدار مستعد وقوع روانگرایی باشد؛ این نوع گسیختگی ها غالبا در شیب هایی که کل توده و یا بخشی از آن در آب غوطه ور است، نظیر خاکریز های ساحلی، رخ میدهد. در طراحی این قبیل شیب ها اگر پس از تعیین ضریب اطمینان در برابر روانگرایی مشخص شد که تحت اثر بار های لرزه ای کل توده ی شیبدار و یا بخش عمد های از آن در معرض روانگرایی قرار دارد، آنگاه شیب مستعد لغزش جریانی خواهد بود. در این حالت تحلیل های بیشتری برای بررسی پایداری شیب مورد نیاز نیست.
- روانگرایی منطقهای: نوع دوم لغزش جریانی به سبب روانگرایی ناحی های مشخص در داخل شیب به و وج د میآید؛ مثال مشهور از روانگرایی منطقهای، گسیختگی سد پایینی San Fernando در طی زلزله ی San Fernando می باشد.
- حرکت زمینلغزه در اثر روانگرایی لایه های افقی یا عدسی های خاک: روانگرایی لایه ها یا عدسی های خاک مستعد در داخل شیب سبب می شود تا کل شیب به صورت جانبی در امتداد لایهی روانگرا شده در زیر حرکت کند. اگر برخلاف روانگرایی توده که منجر به لغزش جریانی می شود، تن ها مناطق یا لایه های نازکی از خاک در طی حرکات لرزه ای روانگرا شوند، آنگاه تحلیل پایداری شیب مورد نیاز خواهد بود. یکی از روش های موجود برای تحلیل پایداری شیب روش قطعات است که در ادامه پارامتر های مقاومتی مورد نیاز در آن برای هر دو حالت روانگرایی منطق های و روانگرایی لای های توضیح داده می شود. لازم به ذکر است که شرح کامل روش فوق در مرجع Day 2006 موجود است.
• روانگرایی منطقه ای: در این حالت تحلیل پایداری شیب با استفاده از سطوح لغزش دایر های مختلف که از منطقه ی محتمل روانگرایی عبور میکنند، صورت میپذیرد. تحلیل های پایداری در بیشتر موارد با استفاده از تحلیل تنش موثر (با در نظر گرفتن فشار آب منفذی ایجاد شده در طی زلزله) همراه با مقاومت برشی کاهش یافته انجام می شوند. اگر ضریب اطمینان پایداری شیب برابر یا کمتر از 1 باشد، وقوع لغزش جریانی در طی زلزله محتمل است.
• روانگرایی لایه ها یا عدسی های خاک: لایه ها و عدسی های خاک مستعد روانگرایی ممکن است نسبتا نازک بوده و تشخیص آن ها در طی عملیات شناسایی زیرسطحی مشکل باشد. در نتیجه ارزیابی امکان وقوع لغزش جریانی در اثر روانگرایی این نواحی ممکن است بسیار پیچیده و دشوار باشد. در تحلیل پایداری شیب، سطوح لغزش باید از این لایه ها یا عدسی های افقی خاک روانگرا شده عبور نمایند. از اینرو در بیشتر موارد، تحلیل با استفاده از حالت گسیختگی بلوکی (به جای سطوح لغزش دایره ای) به همراه مقاومت برشی کاهش یافته در قالب تحلیل تنش موثر انجام می شود. در این حالت نیز ضریب اطمینان برابر یا کمتر از 1 بیانگر احتمال وقوع لغزش جریانی در داخل شیب است.
ب- گسترش جانبی: در این حالت، با توجه به اینکه شیب زمین کم و یا مسطح است، نیرو های محرک ایستایی از مقاومت برشی خاک در امتداد سطح لغزش بیشتر نش هد و درنتیجه لغزش جریانی رخ نمی دهد؛ به عبارت دیگر ضریب اطمینانپایداری شیب بزرگتر از 1 است. در مقابل، نیرو های محرک تن ها در آن بخش از حرکت لرزه ای که نیروی اینرسی خالص در جهت رو به پایین شیب است، از نیرو های مقاوم بیشتر شده و منجر به حرکات جانبی نموی و پیشرونده میشوند. همانگونه که پیش از این نیز ذکر شد، تخمین تغییرمکان های ناشی از گسترش جانبی در قالب روش های گوناگون پیشنهادی یکی از موضوعات فصل بعدی می باشد. در خصوص شیب های متشکل از مصالح مستعد روانگرایی، بارگذاری لرزه ای مقاومت برشی خاک را کاهش داده و ممکن است به ناپایداری شیب منجر شود. پارامتر اساسی در ارزیابی پایداری پس از زلزله مقاومت برشی جدید خاک پس از وقوع رویداد لرزه ای است. اما با توجه به این نکته که کاهش مقاومت برشی بسته به وقوع یا عدم وقوع روانگرایی معمولا به شکل های متفاوتی مورد ارزیابی قرار میگیرد، می توان پایداری پس از زلزله را در قالب سه گام زیر مورد ارزیابی قرار داد:
- ارزیابی پتانسیل وقوع پدیدهی روانگرایی،
- تخمین مقاومت برشی زهکشی نشدهی کاهش یافته،
- بررسی پایداری شیب و تغییرشکل های حاصل.
ارزیابی پتانسیل روانگرایی برای ساختگاه های بدون شیب که تنش برشی ایستایی افقی در آن ها برابر صفر است، تنظیم شدهاند. بنابراین برای ساختگاه های شیبدار که تنش برشی ایستایی افقی در آن ها صفر نبوده و در نتیجه استعداد بیشتری برای روانگرایی خاک های سست وجود دارد، استفاده از ضریب اصلاح شیب به ویژه برای خاک های سست ضروری است.
آخرین پروژه ها
مطالب بیشتر
