در این یک سری آزمایش با استفاده از یک مدل فیزیکی روی پی (صفحه بارگذاری) دایره‏ای مستقر بر بستر مسلح شده با ژئوسل لایه‏ای، در دو حالت بارگذاری استاتیکی و بارگذاری سیکلی با اعمال 20000 سیکل بارگذاری و باربرداری انجام شده است. در این آزمایش‏ها اثر تعداد لایه‏های مسلح کننده ژئوسل و ژئوتکستایل همچنین عمق مدفون پی متکی بر بستر مسلح با ژئوسل لایه‏ای بر ظرفیت باربری پی در حالت بارگذاری استاتیکی و اثر تعداد لایه‏های ژئوسل، تاثیر ضخامت لایه‏های ژئوسل و شدت بار سیکلی بر نشست بستر در حالت بارگذاری سیکلی ارزیابی شده‏اند. در حالت بارگذاری استاتیکی با افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل تا سه لایه، ظرفیت باربری پی نسبت به حالت بستر غیر مسلح افزایش قابل توجهی نشان می‏دهد. همچنین با افزایش عمق مدفون پی، از میزان تاثیر لایه‏های ژئوسل در افزایش ظرفیت باربری پی و کاهش نشست آن کاسته می‏شود. نتایج نشان می‏دهد که استفاده از ژئوسل لایه‏ای در مقایسه با ژئوتکستایل لایه‏ای در یک میزان از مصالح مصرفی از کارایی بسیار مناسب‏تری برخوردار می‏باشد. مقدار ضخامت خاک غیر مسلح بین دو لایه مسلح‏کننده ژئوسل و ژئوتکستایل به ترتیب معادل 36/0 و 4/0 قطر پی حاصل گردیده است. در حالت بارگذاری سیکلی با افزایش تعداد لایه‏های ژئوسل، میزان نشست سطح خاک صرفنظر از تعداد سیکل کاهش و با افزایش شدت بار سیکلی میزان نشست افزایش می‏یابد.

طراحی و ساخت سازه‎ها بر روی بسترهای نرم مشکلاتی مانند ظرفیت باربری محدود، نشستهای غیر قابل تحمل، فشارها و جابجایی‏های جانبی زیاد، ناپایداری شیبها و... را به همراه دارد. در این‏ خصوص استفاده از ژئوسنتتیک‏هایی نظیر ژئوسل می‏تواند راهی بسیار سودمند و کارآمد در کاهش این نگرانی ها به‏شمار رود. در این مطالعه ارائه‎ی یک روش تحلیلی برای بدست آوردن رابطه‏ی تنش-نشست پی واقع بر بستر غیرمسلح و مسلح با ژئوسل چند لایه مورد نظر است. این روش مبتنی بر روابط الاستیک حاکم بر خاک‏های چند لایه و حل آن با استفاده از روش نموی با در نظر گرفتن تغییرات مدول الاستیک لایه‏های بستر اعم از مسلح و غیر مسلح با افزایش تنش و کرنش وارد بر لایه‏ها می‏باشد. به‏این منظور تغییرات مدول الاستیک لایه‏ها با استفاده از نتایج آزماش‏های سه محوری روی نمونه‏های غیر مسلح و مسلح در فشارهای همه‏جانبه‏ی مختلف محاسبه و سپس نتایج حاصل از روش تحلیلی با نتایج تجربی مقایسه شده‏است. بررسی‏ها نشان می‏دهد که نتایج حاصل از روش تحلیلی مورد نظر مطابقت خوبی با نتایج تجربی دارد، که این امر مبین دقت و عملکرد مناسب این روش است. همچنین تغییرات مدول سختی بدون بعد خاک ماسه و سختی ژئوتکستایل مصرفی در ساخت ژئوسل مورد بررسی قرار گرفته‏است.

در این پایان نامه رفتار و عملکرد ژئوسل بر افزایش مقاومت شمع پافیلی (زنگوله‏ای) تحت شرایط بار استاتیکی و سیکلی و همچنین عوامل مختلف موثر بر این رفتار ارزیابی شده است. بدین منظور آزمایش‏هایی در دو حالت استاتیکی و سیکلی روی شمع پافیلی مدفون در بستر خاکی (مسلح و غیرمسلح) با استفاده از یک مدل فیزیکی شامل تانک آزمایش، سیستم بارگذاری و سیستم ابزار دقیق مناسب انجام شده است. هدف اصلی در این پایان نامه، تعیین میزان تغییر مکان (جابجایی) شمع پافیلی تحت اثر نیروی بالارانش استاتیکی و بارگذاری فشاری و کششی سیکلی می‏باشد. در این مطالعات اثر تعداد لایه‏های ژئوسل، فاصله میانی دو لایه متوالی ژئوسل، ارتفاع لایه‏های ژئوسل و ترتیب قرارگیری لایه‏های ژئوسل (در بالا و پائین زنگوله شمع) بر میزان تغییر مکان شمع مطالعه شده است. نتایج نشان می‏دهد که تسلیح خاک روی زنگوله به میزان قابل توجهی سبب بهبود میزان جابجایی شمع، به خصوص در حالت وجود یک لایه تسلیح در زیر زنگوله می‏گردد.

آنچه د راین تحقیق مورد بررسی قرار می گیرد تاثیر ژئوتکستایل بر روی پارامترهای مقاومت برشی خاک ماسه ای در دو حالت خشک و مرطوب با رطوبت طبیعی در محل می باشد. ژئوتکستایل مورد استفاده ساخت ایران و ماسه مورد نظر ماسه سواحل بندرعباس می باشد. آزمایش های سه محوری بر روی نمونه هایی از ماسه خشک و مرطوب انجام گرفته است. در این آزمایش ها بررسی اثر عوامل مختلف نظیر تعداد لایه های ژئوتکستایل، فشار همه جانبه و رطوبت بر خصوصیات رفتار ماسه مدنظر می باشد.

به منظور بررسی رفتار پی واقع بر بسترمسلح با چند لایه ژئوسل و همچنین بررسی تاثیر عمق مدفون پی واقع بر بستر مسلح و غیرمسلح، آزمایش های نسبتاً جامعی روی صفحه بارگذاری مربع شکل با بعد 300 میلیمتر و در ترانشه ای به ابعاد 2000x2000 میلیمتر در پلان و 1000 میلی متر در عمق، حفر شده در زمین طبیعی، صورت گرفته است. ژئوسل مورد استفاده در آزمایش دارای ابعاد چشمه 110x110 میلیمتر و ارتفاع 100 میلی متر بوده است. ارتفاع بهینه پوشش خاک روی اولین لایه ژئوسل و فاصله بهینه بین لایه های ژئوسل صرفنظر از نوع بارگذاری (استاتیکی یا سیکلی) 2/0 بعد پی و نسبت عرض لایه ژئوسل به عرض پی حدود 5 برابر بعد پی می باشند. نتایج حاصل از آزمایش های استاتیکی مبین افزایش باربری و کاهش نشست صفحه بارگذاری با افزایش میزان تسلیح و همچنین افزایش عمق مدفون پی است. با این وجود افزایش عمق مدفون پی واقع در مقایسه با تسلیح بستر با ژئوسل تاثیر محسوسی بر توزیع فشار توزیع شده در عمق بستر ندارد. نتایج آزمایش های سیکلی نیز حاکی از کاهش نشست های کل و پلاستیک بستر با افزایش تسلیح و عمق مدفون بستر می باشد. در مجموع بستر مسلح با ژئوسل تحت بار سیکلی از خصوصیات الاستیک مناسبی جهت افزایش نشست های الاستیک بستر برخوردار است، در حالی که افزایش عمق پی واقع بر بستر غیرمسلح تاثیر محسوسی بر رفتار الاستیک آن ندارد.

وجود ضایعات لاستیک های فرسوده به علت افزایش روزافزون خودروها، نگرانی های جدی را در خصوص مسایل زیست محیطی ایجاد نموده است. از این جهت دفع ضایعات لاستیکی در صورت استفاده بهینه از آنها می تواند به عنوان یک موضوع مهم تحقیقاتی مطرح گردد. در این پایان نامه به منظور بررسی رفتار بستر مسلح حاوی لایه های مخلوط خاک-خرده لاستیک، دو سری آزمایش در حالت آزمایش های کوچک مقیاس و بزرگ مقیاس انجام شده است. آزمایش های کوچک مقیاس بر روی پی دایره ای با سطح مقطع 100 سانتی متر مربع در تانکی به ابعاد 700×700 میلیمتر در پلان و 650 میلیمتر در ارتفاع صورت گرفته است. هدف از آزمایش های کوچک مقیاس تعیین ضخامت بهینه مخلوط خاک-خرده لاستیک، ضخامت بهینه فاصله بهینه بین مخلوط و تاثیر تعداد لایه های مخلوط خاک-خرده لاستیک به منظور بررسی رفتار بار-نشست پی در حالت استاتیکی مدنظر می-باشد. آزمایش های بزرگ مقیاس در ترانشه ای به ابعاد 2000×2000 میلیمتر در پلان و 700 میلیمتر در ارتفاع، حفر شده در زمین طبیعی، صورت گرفته است. هدف از آزمایش های بزرگ مقیاس تعیین ضخامت بهینه مخلوط خاک-خرده لاستیک و تاثیر تعداد لایه های مخلوط خاک خرده لاستیک به منظور بررسی رفتار بار-نشست پی در حالت استاتیکی (در جهت مقایسه رفتار با آزمایش های کوچک مقیاس) و سیکلی مدنظر می باشد. نتایج آزمایش ها مبین ضخامت بهینه لایه مخلوط خاک-خرده لاستیک معادل 4/0 قطر صفحه بارگذاری صرفنظر از کوچک مقیاس و بزرگ مقیاس بودن آزمایش ها است. در مجموع تسلیح بستر با لایه های مخلوط خاک-خرده لاستیک باعث افزایش باربری بستر و کاهش نشست الاستیک بستر تحت بارگذاری و باربرداری آن می گردند. همچنین لایه های مذکور موجب افزایش خاصیت الاستیک بستر تحت بارگذاری و باربرداری آن می گردند.

با توجه به افزایش روزافزون جمعیت در جهان و افزایش نیاز به حمل و نقل، حجم زیادی از لاستیک های فرسوده در حال تولید است. از طرفی با توجه به خواص لاستیک از جمله رفتار الاستیک، تراکم پذیری کم و جذب آب ناچیز و همچنین هزینه ی کم می توان از این ماده جهت بهسازی خاک در فعالیت های ژئوتکنیکی استفاده کرد. که این امر از نظر زیست محیطی و بازیافت لاستیک فرسوده حائز اهمیت است. در این پایان نامه دو نوع آزمایش cbr تحت بار استاتیکی و بارگذاری تکراری (بارگذاری، باربرداری و بارگذاری مجدد) بر روی ماسه ی تنها و مخلوط ماسه-خرده لاستیک انجام گردیده است. آزمایش cbr استاتیکی بر روی خاک تنها و مخلوط خاک و خرده لاستیک با چهار اندازه ی مختلف خرده لاستیک در درصدهای وزنی 5/2، 5، 5/7 و 10 و با سربار های 0، 2 و 4 کیلوگرم انجام شده است. همچنین آزمایش cbr استاتیکی با قرار دادن لایه ی ماسه روی مخلوط خاک و خرده لاستیک به ضخامت 1، 5/1، 2 و 3 سانتی متر انجام شد. آزمایش بارگذاری سیکلی با استفاده از ماسه غیر مسلح و مسلح با خرده لاستیک در ترازهای بار 175، 365 و 545 کیلوگرم تا بیست سیکل بارگذاری-باربرداری به شیوه ی کنترل بار و تا نفوذ 3 میلی متر به شیوه ی کنترل نفوذ، انجام گردید. همچنین با قرار دادن لایه ی ماسه روی مخلوط مسلح به خرده لاستیک به ضخامت 1، 5/1، 2 و 3 سانتی متر، تغییر شکل های الاستیک و پلاستیک نمونه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش های cbr استاتیکی نشان می دهند، افزودن مقدار بهینه ی خرده لاستیک به خاک موجب افزایش در مقدار cbr می شود و با افزایش فشار سربار درصد تاثیر خرده لاستیک بر بهبود در رفتار مخلوط کاهش می یابد. همچنین قرار دادن لایه ی ماسه روی مخلوط مسلح، مقاومت را تا تراز نفوذ 5 میلی متر افزایش می دهد. نتایج آزمایش های سیکلی نیز نشان می دهند، افزودن خرده لاستیک به ماسه موجب کاهش نشست کل و نشست پلاستیک و هم‏چنین درصد تغییر شکل‏های الاستیک نمونه‏ها به علت افزایش ظرفیت جذب انرژی آن‏ها می‏گردند. با قرار دادن لایه ی خاک غیرمسلح در بالای مخلوط (باضخامت بهینه) کاهش بیش تر در تغییر شکل های کل و پلاستیک مشاهده می گردد.

با توجه به کاربرد بسیار زیاد سازه های حائل در انواع پروژه های عمرانی، شناخت دقیق رفتار آنها تحت اثر بارهای استاتیکی و دینامیکی ضروری است از طرفی در زمینه رفتار دیوار حائل و خاک پشت آن تحت اثر بارگذاری دینامیکی روش های تئوری و تحلیلی نسبتا کمی ارائه شده است از آنجائیکه یکی از عوامل اصلی در طراحی ایمن دیوارهای حائل، شناخت کمی و کیفی رانش وارد به این دیوارها می باشد. تعیین مقدار و شکل توزیع رانش تحت اثر اینگونه سربارها یکی از موضوعات مهم تحقیقاتی می باشد که مطالعات کمی در این زمینه در کشور انجام شده است. بنابراین نتایج و اطلاعات وسیعی در این زمینه مورد نیاز خواهد بود. تا بتوان به جمع بندی و نظرات روشنی در خصوص اندرکنش بین خاک و دیوار حائل و همچنین رفتار خاک پشت دیوار در اعماق مختلف تحت شرایط بارگذاری متناوب پرداخت. در این خصوص بررسی رفتار دیوارهای تحت اثر بار سیکلی می تواند ضمن تبیین رفتار دیوار تحت اثر این نوع بارها نظیر حرکت وسایل نقلیه و چرخ قطار، مقدمه ای برای شناخت رفتار تحت اثر بارهای دینامیکی باشد. بعلاوه بعلت پیچیدگی های رفتاری خاک در شرایط مختلف بخصوص تحت شرایط بارگذاری باربرداری های متناوب و نیز عدم توانایی و یا وجود محدودیت های بخصوص در مطالعات آزمایشگاهی استفاده از روشهای عددی در قالب روش های اجزاء محدود یا اختلاف محدود، برای بررسی رفتار خاک و نیز اندرکنش بین خاک و دیوار تحت اثر بارهای سیکلی ضروری است. با توجه به اهمیت موضوع در این رساله سعی شده است با استفاده از یک برنامه در قالب اجزاء محدود با انتخاب مدل مناسب برای رفتار خاک و نیز کالیبراسیون مناسب مدل براساس نتایج آزمایشگاهی که در دانشگاه امیرکبیر بر روی مدل آزمایشگاهی با ابعاد کوچک انجام شده است به پیچیدگی و ابهامات موجوددر رابطه با رفتار خاک تحت اثر بارهای سیکلی و نیز اندکنش خاک - دیوار پاسخ داده شود.