تعيين عمق مؤثر نفوذ ستون سنگي در شيب‌هاي خاكي با استفاده از روش‌هاي عددي و آزمايشگاهي

Determination of Effective Penetration Depth of Stone Column in Earth Slope using Numerical and Experimental method

پايدارسازي شيب‌هاي خاكي يكي از مسائلِ مهمي است كه در كانون توجه مهندسين ژئوتكنيك قرار دارد. يكي از روش‌هاي متداول و مناسب براي مسلح كردن شيرواني‌هاي خاكي استفاده از ستون‌هاي سنگي است. استفاده از روش‌هاي عددي و تحليلي در پايدارسازي شيب‌هاي خاكي به كمكِ ستون سنگي، از جمله روش‌هاي متداولي است كه توسط محققين مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. پايداري شيب‌هاي خاكي در اثر عوامل مختلف مانند نيروهاي زلزله، تغيير تراز سطح آب زير زميني، خاكريزي در بالادست شيب و يا خاكبرداري از پايين دست شيب، تهديد مي‌گردد كه همگي اين عوامل سبب افزايش نيروهاي محرك شده و در نهايت ناپايداري در شيب خاكي پديدار مي‌گردد. هدف از انجام اين پژوهش، مطالعه‌ عددي و آزمايشگاهيِ بررسي عملكرد ستون سنگي و ميزان عمق نفوذِ مؤثرِ آن در لايه‌ متراكم، در شيب‌هاي خاكيِ دولايه‌ ماسه‌اي است. در اين پژوهش با استفاده از ساخت مدل شيرواني ماسه‌اي و اشباع آن به ‌كمك بارش و سپس اعمال بارگذاري، عمق مناسب نفوذ ستون سنگي در لايه‌ متراكم به دست آمده است كه به عنوان نوآوري كار مطرح مي‌گردد. نتايج حاصل از آزمايشگاه به‌ روش تفاضل محدود سه ‌بعدي (FLAC3D) نيز مورد تأييد قرار گرفته‌اند. همچنين نتايج مدل‌سازي‌هاي آزمايشگاهي و تحليل‌هاي عددي نشان داده‌اند كه وجود ستون سنگي در وسط شيبِ ماسه‌اي دو لايه تأثير چشمگيري در افزايش پايداري شيرواني مسلح دارد.

Stabilization of earth is one of the main issues in the geotechnical engineering. A common method for reinforcing earth slopes is using stone columns. In all earth slopes, the primary way for stabilization is the excavation in slope crest and/or filling slope toes, if this action would not increase safety factor enough, other procedures should applied. Three common styles of stabilization methods are; vertical reinforcement (such as stone columns), horizontal reinforcement (like geotextile layers), oblique reinforcement (such as nailing). Using numerical and analytical approaches in reinforced slope stability by stone column is the common method which done by many researchers. Earth slope stability threaten by various factors such as earthquake forces, water table changes, filling upstream and cutting downstream of slope, which increase active forces and finally cause slope instability. When we are suspicious about stability of earth slopes, immediate actions and preventative steps should use for suppression of instability occurrence. The purpose of this research is experimentally and numerically investigates stone column behavior and penetration depth in stiff layer in two-layered sandy slope. In this article sandy slope constructed and the model saturated by raining technique and then loading process carried out. With regard to the processes mentioned above, the penetration depth in stiffer layer gained which is the innovation of this paper. The acquired results confirmed by three-dimensional finite difference method (FLAC 3D). The results of experimental modeling and numerical analysis also indicate that presence of stone column in middle of two-layered sandy slope has a great impact on stability of reinforced slope.