مطالعه آزمايشگاهي بررسي اثر تراكم و نوع بارگذاري بر روي رفتار روانگرايي ماسه‌ها تحت بارگذاري نامنظم زلزله

Experimental investigation of the effect of relative densities and type of loading on sand liquefaction under irregular earthquake loading

آزمايش‌هاي سه ‌محوري سيكلي به‌ منظور بررسي پتانسيل روانگرايي خاك‌ها به‌ صورت گسترده‌اي در تحقيقات آزمايشگاهي استفاده مي‌شوند. هنگامي ‌كه يك نمونه ماسۀ سست تحت بارگذاري برشي تناوبي قرار مي‌گيرد، تمايل به متراكم‌تر شدن دارد و در صورت عدم امكان زهكشي باعث ايجاد فشار آب حفره‌اي و در نتيجۀ آن كاهش تنش مؤثر مي‌شود. اين پژوهش به‌ تفصيل رفتار روانگرايي ماسۀ اشباع با تراكم 30، 50 و 70 درصد را با استفاده از دستگاه سه ‌محوري سيكلي تحت بارگذاري نامنظم زلزله مورد مطالعه قرار مي‌دهد. در اين آزمايش‌ها از ماسۀ شمارۀ 161 فيروزكوه و داده‌هاي ثبت ‌شده از زلزلۀ 1999 چي‌چي تايوان در ايستگاه‌هاي مختلف، استفاده ‌شده است. داده‌هاي لرزه‌اي از نظر ظاهري به دو دستۀ شوكي و لرزشي تقسيم‌ شده‌اند تا اثر اِعمال هر كدام از اين دو دسته بارگذاري بر رفتار روانگرايي نمونه‌هاي ساخته ‌شده از ماسۀ فيروزكوه بررسي شود. همچنين به ‌منظور مقايسۀ اين نتايج با مطالعات پيشين، تعدادي آزمايش سه ‌محوري سيكلي با بارگذاري سيكلي هارمونيك سينوسي و در تراكم‌هاي مختلف 30، 50 و 70 درصد نيز انجام شده است. نتايج آزمايش‌هاي سه ‌محوري سيكلي انجام ‌شده در شرايط بارگذاري نامنظم، وابستگي اضافه ‌فشار آب حفره‌اي و مقاومت روانگرايي را به تراكم نسبي نمونه‌هاي ماسه‌اي نشان مي‌دهد. همچنين با افزايش مدت ‌زمان مؤثر ركورد در يك PGA يكسان ركوردهاي لرزشي پتانسيل روانگرايي بيشتري نسبت به ركوردهاي شوكي دارند.

The cyclic triaxial test has been widely used to evaluate the liquefaction potential of soil over the past few decades. When a specimen is subjected to repeated shear loading, the sand particles tend to rearrange their stacking into a denser state. While drainage is prevented, pore pressure generation and loss of effective stress have resulted. This paper presents a systematic experimental investigation into the liquefaction behavior of saturated sand subject to seismic loading with various relative densities such as 30, 50 and 70 percent. Dynamic triaxial tests were run on saturated firozkooh sand using irregular time history loads that were recorded during the 1999 Chi-Chi earthquake in Taiwan. The records could be classified as shock and vibration type waveforms. The effect of each type of waveform and relative densities of sand samples on the liquefaction potential of sand was also evaluated in order to compare these results with previous studies, some cyclic tests have been done with various relative densities 30, 50 and 70 percent. The triaxial test results indicate that the pore pressure generation and liquefaction resistance of sand are influenced by the relative densities and the type of irregular loadings. Also, with the increasing duration of the records in the same PGA, the vibration waveform have more liquefaction potential than the shock waveform.