گودبرداری یکی از اساسی ترین مراحل شروع به ساخت پروژههای عمرانی می باشد. یک گودبرداری موفق، نیازمند پایداری گود، حفظ جان انسان های خارج و داخل گود، شرایط ایمن و مطمئن برای اجرای کار و همچنین نگهداری و سلامت سازه های مجاور می باشد.گودبرداری می تواند باعث ایجاد جابجایی در دیواره ی گود و سطح زمین های مجاور گود شود که ممکن است باعث آسیب رساندن به انسان ها، ساختمان ها و تجهیزات مجاور شود. به منظور جلوگیری از این آسیب ها و همچنین ممانعت از ریزش ترانشه و تبعات منفی احتمالی ناشی از خاکبرداری، سازه های موقت یا دائمی به عنوان سازه های نگهبان برای مهار ترانشه اجرا می شوند. یک توده خاک در طی تغییر شکل برشی افزایش یا کاهش حجم می یابد که بوسیله ی زاویه ی اتساع نشان داده می شود. زاویه ی اتساع از جمله عواملی است که می تواند در پایداری گودها و تحلیل های مربوط به گودبرداری تأثیرگذار باشد. برای یک نمونه خاک زاویه ی اتساع در طی تغییر شکل برشی متغیر بوده و همچنین به سطح تنش وارده نیز وابسته می باشد. در هرحال زاویه ی اتساع خاک از زاویه اصطکاک خاک کوچکتر می باشد. در تحلیل های معمول و متداول زاویه ی اتساع و زاویه ی اصطکاک خاک برابر درنظر گرفته می شوند. بنابراین برای بالا بردن دقت تحلیل ها و طراحی ها و اعمال ضریب اطمینان های پایین تر در طراحی ها و همچنین مدل سازی دقیق تر رفتار خاک تا حد ممکن، باید زاویه ی اتساع در تحلیل ها کوچکتر از زاویه ی اصطکاک خاک درنظر گرفته شود. در این پایان نامه اثر زاویه ی اتساع بر روی تحلیل های مربوط به گودبرداری به کمک نرم افزارهای plaxis و zsoil مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی ها بر روی تحلیل های مربوط به سیستم های سازه نگهبان دوخت به پشت، میخ کوبی و خرپای فلزی انجام شده است. ابتدا هرکدام از سیستم های سازه نگهبان دوخت به پشت، میخ کوبی و خرپای فلزی معرفی شدهاند و روش های اجرای آنها تشریح شده اند، سپس برای هرکدام از آنها یک مدل عددی مورد صحت سنجی، تحلیل و بررسی قرار گرفته است. برای مدل سازی رفتار خاک از دو مدل مور- کولمب و خاک سخت شونده استفاده شده است و برای هر مدل در حالت حضور و عدم حضور آب، تحلیل و بررسی ها انجام شده است. بررسی اثر زاویه ی اتساع بر روی نتایج تحلیل ها از قبیل پارامترهای جابجایی قائم سطح زمین مجاور گودبرداری، جابجایی افقی دیوار، لنگر خمشی در دیوار، نیروی محوری در مهارها در روش دوخت به پشت، نیروی محوری در میخ در روش میخ کوبی، نیروی محوری در اعضای قائم و مایل خرپا، برآمدگی کف گودبرداری و ضریب اطمینان گودبرداری پس از مرحله ی آخر گودبرداری انجام شده است. به منظور صحت سنجی بررسی های صورت گرفته، ضمن مقایسه ی نتایج بدست آمده با نتایج محققین دیگر، هم زمان نتایج حاصل از نرم افزارهای plaxis و zsoil نیز آورده شده است. همانطور که انتظار می رفت، برای پارامتر ضریب اطمینان، قانون جریان همبسته در قیاس با جریان غیرهمبسته نتایج غیرمحافظه کارانه ای ارائه می دهد. یکی از راه های اعمال زاویه ی اتساع در محاسبات استفاده از قانون جریان همبسته ی معادل است. همچنین نتایج بدست آمده از قانون جریان غیرهمبسته با قانون جریان همبسته ی معادل مقایسه شده اند. برای هر سه سیستم سازه نگهبان دوخت به پشت، میخ کوبی و خرپای فلزی، نتایج نظریه ی جریان همبسته ی معادل برای پارامترهای ضریب اطمینان در برابر لغزش در قیاس با نتایج قانون جریان غیر همبسته محافظه کارانه می باشد. براساس نتایج حاصله، اختلاف نتایج قانون جریان همبسته ی معادل با قانون جریان غیر همبسته به ویژه در زوایای اتساع کوچک بیشتر مشهود می باشد، که علت آن کاهش بیش از اندازه ی پارامترهای مقاومتی چسبندگی و زاویه ی اصطکاک خاک براساس قانون جریان همبسته ی معادل در زوایای اتساع کوچک تر می باشد.

هنگامی که تونل از شرایط زمینی ضعیف و متفاوتی عبور می کند، یا پوشش کم عمقی از خاک در بالای تاج تونل قرار دارد توده خاک یا سنگ نیازمند تسلیح در بالای سطح تونل می باشد. زیرا با تغییر شکل تونل در اثر حفاری، خاک بین تونل و سطح زمین جابجا شده و گسترش این جابجایی ها به سطح زمین با نشست سازه های سطحی همراه است. روش چتری یکی از تکنیکهای تسلیح زمین می باشد که در آن تمام یا بخشی از مقطع تونل قبل از انجام عملیات حفاری ساپورت گذاری می شود. در واقع علت استفاده از این روش ایجاد یک پوسته کمانی شکل از سنگ یا خاک تسلیح شده در اطراف تونل می باشد. روش چتری مخصوصاً در تونل های با ابعاد نا متعارف وقتی که سربار کم عمقی روی تاج تونل قرار دارد و یا هنگامی که تغییر شکل زمین نیاز است محدود شود کاربرد فراوانی دارد. پایان نامه حاضر به بررسی میزان کارایی روش چتری در افزایش پایداری تونل و کاهش اثرات حفاری روی سازه های سطحی و شناخت پارامترهای موثر در طراحی سازه های چتری می پردازد. در آنالیز های انجام گرفته در این پایان نامه برای ارزیابی میزان تأثیر روش چتری در پایداری تونل ها و کاهش مقدار نشست سطح زمین از نرم افزار اجزای محدود، abaqus ، استفاده شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که روش چتری روشی موثر در افزایش پایداری تونل بوده و به کاهش تغییر شکل آن و متناظراً کاهش نشست سطح زمین کمک شایانی می نماید.

در این پایان نامه سعی بر نشان دادن مزایای استفاده از تسلیح کننده ها در محیط خاکی جهت بهبود ظرفیت باربری خاک و کاهش نشست پی داریم. برای رسیدن به این مقصود، تعداد حدوداً چهل آزمایش توسط پی های مربع شکل برای بررسی رفتار شالوده های خاک مسلح انجام گرفت. نتایج آزمایشات نشان می داد که قرار دادن تسلیح کننده در خاک می تواند بنحو قابل ملاحظه ای ظرفیت باربری خاک را بهبود ببخشد و نشست پی را کاهش دهد. همچنین استفاده از مسلح کننده های سخت تر کارایی بهتری نسبت به نوع نرم تر آن خواهد داشت. نکت? مهم دیگری که از کارهای آزمایشگاهی استخراج می شود، عمق بهین? قرارگیری مسلح کننده در خاک می باشد بطوری که بهترین حالت تسلیح ایجاد شود. این عمق برابر پیشنهاد می شود. از سوی دیگر عمق موثری که بعد از آن وجود المان تسلیح تاثیری روی ظرفیت باربری خاک نخواهد داشت برابر و بهترین فاصل? مابین لایه های مسلح کننده برابر بدست آمده است. نحو? توزیع تنش ها و کرنش ها در محیط خاک با مدلسازی یک سری از تست های آزمایشگاهی در نرم افزار flac3d بدست آمده است. نتایج نرم افزار نشان دهند? توزیع تنش ها و کرنش ها در نواحی و لایه های وسیع تر و عمیق تری در محیط خاک در اثر قرارگیری مسلح کننده ها می باشند. این مساله باعث کاهش تمرکز تنش در نواحی نزدیک به پی و در نتیجه کاهش نشست آن خواهد شد. همچنین تاثیر شرایط مختلف خاک، مسلح کننده و پی روی نسبت ظرفیت باربری مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج این سری از مدلسازی ها نشانگر وجود یک سختی بهینه برای رسیدن به بهترین حالت مسلح سازی خاک می باشد. همچنین طول بهین? تسلیح کننده برای پی های مربعی 2 برابر بعد پی پیشنهاد می شود. از سوی دیگر در نظر گرفتن عمق مدفون برای پی باعث کاهش در نسبت ظرفیت باربری می شود. علت این مساله نیز افزایش بیشتر ظرفیت باربری خاک غیرمسلح در برابر افزایش ظرفیت باربری خاک مسلح در حالت وجود عمق مدفون برای پی ارزیابی شده است.

یکی از مسائل اصلی در طراحی مناسب روسازی راه ها، تأمین ویژگی های ژئوتکنیکی بستر راه با استفاده از شیوه های مختلف تثبیت است. خاک های دانه ای سست و رسوبات ماسه بادی، گروهی از خاک های نامساعد هستند که به دلیل ضعف در تراکم پذیری، ظرفیت باربری پایین، نفوذپذیری بالا و ... برای عملیات اجرایی مشکلاتی را به همراه دارند. با وجود سابقه طولانی استفاده از مصالح سنّتی به منظور اصلاح رفتار خاک، با توسعه علوم مربوط به مهندسی شیمی در دهه های اخیر مواد مختلفی در قالب افزودنی های شیمیایی نوین در تثبیت خاک استفاده می شوند که با توجه به تنوع ساختاری این مواد، ضرورت تحقیق و بررسی را بیش ازپیش نمایان می کند. در این مطالعه بهبود رفتار خاک ماسه بادی با استفاده از یک رزین پلیمری پایه آمینی و الیاف پلی پروپیلن مورد بررسی قرار گرفته است. میزان رزین استفاده شده از 0.5 تا 2.5% و الیاف pp افزوده شده به خاک از 0.025% تا 0.15% وزنی خاک خشک می باشد. از آزمایش مقاومت فشاری محصورنشده برای بررسی تأثیر افزودن رزین و الیاف به طور مجزا و توأم استفاده گردید. تمامی آزمایش ها در شرایط زمانی ثابت 24 ساعت مورد ارزیابی واقع شده اند. نتایج این آزمایش حاکی از آن است که حداکثر مقاومت تک محوری با افزودن رزین به طور پیوسته افزایش یافته به طوری که افزودن 1.5% رزین، مقاومت تک محوری را تا 5.5 برابر و کرنش گسیختگی را تا 2 برابر افزایش می دهد که بیشترین میزان کرنش گسیختگی را به همراه دارد. میزان 0.05% pp مقدار بهینه ای است که مقاومت حداکثر را تا میزان 2.8 برابر افزایش می دهد. در میان ترکیب های مختلف از رزین و الیاف، بیشترین مقدار مقاومت تک محوری حداکثر از ترکیب حداقل مقدار الیاف با 0.025% و 1.5% رزین به میزان 713.7 kpa بیش از 9 برابر حالت خالص به دست می آید. در ادامه ارزیابی رفتار خاک تثبیت شده با رزین توسط آزمون برش مستقیم نشان داد که افزایش رزین تا 0.2% موجب افزایش زاویه اصطکاک داخلی حدود °10 و چسبندگی در حدود kpa 125 می شود. نتایج آزمون مدول برجهندگی در حالات مختلف نشان از وابستگی این پارامتر به تنش وارده به خاک دارد. از این رو گزارشی از رفتار برجهنده و پاسخ خاک بستر اصلاح شده نسبت به بارگذاری دوره ای متناسب با بارگذاری ترافیکی که در آیین نامه آشتو t 307 اشاره شده، ارائه شده است. مقایسه بین نتایج بدست آمده از آزمایش استاتیکی و دینامیکی، تفاوت مقادیر بدست آمده از مدول الاستیسیته و مدول برجهندگی را نشان می دهد که خود نشان از اهمیت انجام آزمایش تحت بارگذاری دوره ای دارد.

تقویت و مقاوم سازی بناها و همچنین کنترل نشست چالشی بسیار مهم است که مهندسین ساختمان با آن درگیرند. بخصوص در مورد بناهای تاریخی این مسئله بیشتر حائز اهمیت می باشد. به طورمعمول در مورد بناهای تاریخی هرگونه دستکاری در سازه و فونداسیون آنها به لحاظ اهمیت بنا یا غیرممکن بوده و یا با وسواس های بسیار همراه می باشد. ازاین رو تقویت فونداسیون و خاک آن از اطراف فونداسیون، به نحوی که هیچ تغییر و دستکاری در اصل فونداسیون انجام نگیرد خود مسئله حائز اهمیت است. در این پایان نامه به مطالعه موردی بنای تاریخی تکیه امیرچخماق یزد پرداخته شده و روش های مقاوم سازی با توجه به شرایط خاص بنا برای آن بررسی می شود. بنای امیرچخماق یکی از مهم ترین ابنیه تاریخی شهر یزد می باشد که اخیراً متحمل آسیب هایی شده است. علت اصلی خرابی ها و ترک های ایجادشده در این بنا وقوع نشست های نسبی می باشد. در این مطالعه با توجه به شرایط خاص این بنا بهترین روش مقاوم سازی برای آن بررسی و انتخاب گردیده، سپس با مدل سازی سه بعدی به بررسی وضعیت نشست های فونداسیون این بنای تاریخی پرداخته و درنهایت با مدل سازی ریزشمع به عنوان بهترین راهکار انتخاب شده برای مقاوم سازی این بنا تأثیر آن در کاهش میزان نشست های کلی و نشست های نسبی بررسی شده است. مدل سازی ریزشمع ها در زیر عمارت امیرچخماق باعث شد تا میزان نشست های نسبی که علت اصلی خرابی ها و ترک های ایجادشده در این بنا می باشد از حدود 1/1 درصد به مقدار 4/0 درصد کاهش یابد. بر اساس نتایج حاصل از آنالیز برای مقاوم سازی این بنای تاریخی نیاز به 342 عدد ریزشمع با طول 15 متر می باشد. هزینه اجرایی این پروژه باقیمت پایه 165 هزار تومان برای هر متر طول ریزشمع حدوداً 900 میلیون تومان برآورد می شود.

از عوامل تأثیر گذار بر تراکم¬پذیری خاک¬ها رطوبت و مقدار موادآلی می¬باشند. رطوبت به عنوان یکی از فاکتورهای مهم در تراکم شناخته شده است. این در حالی است که کنترل این عامل توسط کشاورزان به¬راحتی امکان پذیر نمی¬باشد. بنابراین تأثیر موادآلی و نتایج حاصل از آن بر تراکم پذیری قابل توجه است. خصوصیات مکانیکی خاک در تعیین حدود تنش مجاز برای جلوگیری از تراکم خاک مهم می¬باشند. این پارامترهای مهم، تنش پیش¬تراکمی و شاخص تراکم هستند که اغلب به عنوان معیارهای تراکم¬پذیری خاک در نظر گرفته می¬شوند. در این پژوهش، نمونه¬های خاک از لایه سطحی یک طرح کودی دراز- مدت با یک تناوب زراعی گندم- ذرت تهیه گردیدند. اثر سه نوع ماده-آلی (کود دامی، کمپوست و لجن فاضلاب) با سه مقدار (25، 50 و 100 تن در هکتار)، یک ترکیب کودشیمیایی (250 کیلوگرم بر هکتار اوره و 250 کیلوگرم بر هکتار فسفات آمونیوم) و تیمار شاهد (بدون هر گونه کود) در دو سطح رطوبت (pl9/0 (1/17 و (pl 1/1( 9/20 درصد بر تنش پیش¬تراکمی، شاخص تراکم و مقاومت برشی خاک با ترکیب دو طرح فاکتوریل و مقایسه اورتو¬گونال در قالب طرح بلوک¬های کامل تصادفی در سه تکرار بررسی گردید. در این تحقیق تنش پیش¬تراکمی و شاخص تراکم با کمک سه مدل برازش شده بر داده¬های لگاریتم تنش – نشست خاک، حاصل ازآزمایش نشست صفحه ای (pst) و سه مدل برازش شده بر داده¬های لگاریتم تنش – کرنش حاصل از آزمایش فشردگی محصور (cct) و با کمک برنامه نویسی در نرم¬افزار matlab با سه روش کاساگراند، انحناء بیشینه و تقاطع خط فشردگی بکر با محور x تعیین گردیدند. جهت تعیین پارامترهای مقاومت برشی از آزمایش برش مستقیم استفاده گردید. قبل از انجام آزمایش¬ها، هر نمونه خاک تحت یک تنش پیش باری به مقدار 100 کیلو پاسکال به مدت 30 دقیقه قرار گرفت. روش کاساگراند بیشترین مقادیر رابرای برای تنش پیش تراکمی در هر دو آزمایشpst و cct در هر دو سطح رطوبتی تخمین زد و روش بیشینه انحناء و تقاطع خط فشردگی بکر با محور x به ترتیب در آزمایش¬های pst و cct کمترین مقادیر را برای تنش پیش تراکمی در هر دو سطح رطوبتی تخمین زدند. نتایج، افزایش 1تا 3 و 1 تا 5/3 برابری تنش پیش تراکمی را نسبت به تیمار شاهد به ترتیب در آزمایش¬هایpst و cct نشان دادند. شاخص تراکم در رطوبت 9/20 درصد در هر دو آزمایشpst و cct با افزایش کربن آلی کاهش یافت، در حالی که در رطوبت 1/17 درصد کربن¬آلی اثری بر شاخص تراکم نداشت. با افزایش مقدار کربن¬آلی چسبندگی در رطوبت 1/17 درصد کاهش و در رطوبت 9/20 درصد افزایش یافت. در هر دو سطح رطوبتی رابطه¬ای بین کربن¬آلی و زاویه اصطکاک داخلی مشاهده نگردید. کاهش شاخص تراکم، تنش پیش¬تراکمی، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک تیمار شده با کودشیمیایی نسبت به تیمار شاهد معنی¬دار نبود. بطور کلی با توجه به افزایش ظرفیت باربری وکاهش حساسیت به تراکم خاک توسط موادآلی، صرفنظر از نوع آن¬ها می¬توان گفت افزودن موادآلی به خاک به عنوان یک وسیله کاهش دهنده تراکم، تحت عنوان پتانسیل مدیریتی خاک مطرح می¬باشد.

گسترش شهرها باعث شده است که اجرای پروژه¬های عمرانی در مناطق شهری با مسئله گودبرداری مواجه باشد. با انجام گودبرداری به دیواره گود فشار وارد می¬شود که ناشی از رانش خاک بر اثر وزن خود آن و نیز سربارهای احتمالی روی خاک کنار گود می¬باشد. از این رو بر اثر حفاری گودها، تغییراتی در تنش¬های زمین اتفاق می¬افتد که نتیجه آن تغییرشکل افقی و قائم گود می¬باشد که در صورت عدم رعایت روش¬های مناسب به منظور حفاظت گودهای در حال اجرا، منجر به خسارات جبران¬ناپذیری خواهد گردید. از این¬رو به منظور جلوگیری از موارد ذکر شده لازم است تا سیستم نگهدارنده موقتی انتخاب شود تا دیواره گود را پایدار نگه دارد. یکی از بهترین این سازه¬های محافظ گود در پروژه¬های ژئوتکنیکی بخصوص در مناطقی که دسترسی به سایت، انتخاب سیستم محافظ گود را محدود می¬سازد، شمع¬های نگهبان می¬باشد. در این نوع سیستم محافظ، شمع¬های نگهبان با فاصله از یکدیگر اجرا شده و سپس گودبرداری صورت می-گیرد و به علت بروز پدیده قوس¬زدگی پایداری جانبی صورت می¬پذیرد. پژوهش¬هایی در خصوص میزان تغییرشکل بیشینه شمع¬های نگهبان و پدیده قوس¬زدگی بر پایه مطالعات تجربی و عددی انجام شده است. تحقیق حاضر مبتنی بر محاسبات نرم¬افزاری به¬کمک تکنیک حل¬عددی اجزا محدود و با استفاده از نرم¬افزار ژئوتکنیکی plaxis 3d foundation نسخه 1/6 است. پس از کنترل صحت مدل¬سازی و عملکرد نرم¬افزار، به مدلسازی عددی و انجام مطالعات پارامتریک در گودبرداری مهار شده با شمعهای نگهبان می¬پردازد تا با استفاده از بررسی عددی صورت گرفته شمع¬های نگهبان از لحاظ فاصله محوری، قطر و عمق مدفون شمع بر مبنای بروز پدیده قوس-زدگی، طراحی شوند. با توجه به تحلیل¬های صورت گرفته، شمع¬های نگهبان با قطر 80 الی 100سانتی¬متری، فاصله محوری 2برابر قطر شمع و عمق مدفون 0/3 برابر ارتفاع گود از لحاظ عملکرد مناسب و از لحاظ اقتصادی مقرون به¬صرفه می¬باشند.

با توجه به اثرات مخرب زمین?لرزه بر روی سازه?ها توجه به ابعاد مختلف ان و پیش?بینی پارامترهای رفتار زمین حائز اهمیت است. در این پژوهش از تحلیل خطر لرزه?ای احتمالاتی به منظور بررسی خطر لرزه?ای در محل ساختگاه سد استفاده شده است. به طور خاص اثر عدم?قطعیت موقعیت گسل بر روی نتایج مورد بررسی قرار می?گیرد. در این راستا از شبیه?سازی مونت کارلو به منظور در نظر گرفتن عدم?قطعیت استفاده شده است. عدم?قطعیت موقعیت گسل در مسئله ای فرضی و موردی واقعی (سد بهجت آباد) بررسی می?شود و توزیعی برای نتایج خطر حاصل می?شود. همچنین پاسخ مقطع عرضی سد به تحریک حاصل از برخورد امواج sh محاسبه شده و اثر تغییر زاویه ی موج ورودی (نماینده ای از عدم?قطعیت موقعیت گسل) بر روی نتایج مطالعه می?گردد.