دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی عمران

     یاسر جعفریان (دانشجوی دوره دکتری مهندسی عمران- مکانیک خاک و پی)، 18 آذرماه از رساله دکتری خود دفاع می‌کند. استاد راهنمای این پروژه دکتری، دکتر محمدحسن بازیار و استاد مشاور آن دکتر علی نورزاد و عنوان این رساله که چکیده آن در زیر آمده است، «ارزیابی روانگرایی و فشار آب حفره‌ای دینامیکی خاک‌های دانه‌ای با استفاده از مفهوم انرژی کرنشی» می‌باشد.

  چکیده رساله:

  اگر چه تحقیقات بسیار گسترده‏ای در زمینه روانگرایی و عوارض ناشی از آن توسط محققین انجام شده است، پیچیدگی و اهمیت این پدیده و بزرگی خسارات ناشی از آن منجر به ادامه تحقیقات گسترده در این زمینه شده است. روشهای بسیاری جهت برآورد پتانسیل روانگرایی توسط محققین ارائه شده است که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند. طبق گفته برخی از محققین روشهای مدرن روانگرایی، روشهایی هستند که بر مبنای انرژی کرنشی جذب شده در خاک می‏باشند. تحقیقات انجام شده در این پایان‏نامه را می‏توان به سه بخش عمده تقسیم نمود: 1) انجام کارهای آزمایشگاهی و ارائه مدل فشار آب حفره‏ای اضافی ناشی از زلزله بر مبنای انرژی کرنشی در واحد حجم خاک، 2) انجام تحلیلهای عددی پیشرفته و بررسی قابلیت، نقاط قوت و ضعف روش تخمین پتانسیل روانگرایی بر اساس انرژی کرنشی، 3) ارائه یک روش جدید انرژی جهت تخمین پتانسیل محلی روانگرایی با استفاده از انرژی جنبشی. با استفاده از آزمایشهای برش ساده سیکلی با دستگاه استوانه توخالی سیکلی بر روی ماسه‏های فیروزکوه و تایورا (ماسه استاندارد ژاپن) مدلی بر مبنای مشاهدات آزمایشگاهی ارائه شد که قابلیت پیش‏بینی اضافه فشار آب حفره‏ای در اثر بارگذاری سیکلی را داراست. مدل ارائه شده بر مبنای انرژی کرنشی در واحد حجم خاک بوده و دارای تعداد معدودی پارامتر کالیبراسیون است که جهت تخمین آنها روابطی ارائه شده است. با استفاده از نتایج و مشاهدات ثبت شده محلی و همچنین تستهای سنتریفیوژ و میزلرزه، قابلیت مناسب مدل فشار حفره‏ای پیشنهادی نشان داده شد. همچنین با استفاده از نتایج آزمایشهای سیکلیک انجام شده، یک مرز محلی که مبتنی بر انرژی کرنشی است ارائه شد و قابلیت آن با استفاده از داده‏های سنتریفیوژ و مشاهدات محلی تایید شد. در بخش دوم این مطالعه، نقاط ضعف و قوت معیار انرژی کرنشی برای تخمین پتانسیل روانگرایی با استفاده از تولید یک پایگاه داده‏ای بوسیله تحلیلهای عددی بررسی شد. به این منظور از یک مدل رفتاری پیشرفته و یک مدل آزمایشگاهی سنتریفیوژ و کالیبره کردن این دو مدل با یکدیگر استفاده شد. در جمعبندی این بخش نشان داده شد که اگرچه معیار انرژی کرنشی قابلیت بالایی در بحث روانگرایی دارد، پیش‏بینی آن در شرایط محلی و مسائل عملی مشکل و لذا استفاده از آن مشمول محدودیتهایی می‏شود. در بخش پایانی این مطالعه استفاده از انرژی جنبشی به عنوان معیاری جایگزین برای انرژی کرنشی ارائه شد که محدودیتهای مذکور را ندارد. ارتباط مستقیم انرژی جنبشی و کرنشی با تحلیلهای عددی و همچنین مشاهدات مستقیم آزمایشگاهی نشان داده شد. همچنین ارتباط منطقی انرژی جنبشی با فشار آب حفره‏ای مشاهده و بررسی شد. بر این اساس دو مدل بر مبنای مقادیر انرژی جنبشی بیشینه و کل ارائه شدند و توانایی آنها در جداسازی موارد تاریخچه‏ای محلی روانگرا شده از غیرروانگرا شده نشان داده شد. در ارائه مدل انرژی جنبشی کل با استفاده از جدیدترین بانک داده رکوردهای جهانی زلزله و با بهره‏گیری از ابزار Genetic Programming یک رابطه کاهندگی برای پیش‏بینی مقدار تجمعی انرژی جنبشی در سطح زمین بر حسب بزرگا، فاصله و شرایط ساختگاه ارائه شد. قابلیت مهم این مدل در نظر گرفتن مدت ارتعاش زلزله است که در معیارهای مبتنی بر پارامترهای لرزه‏ای بیشینه لحاظ نمی‏شود. به منظور در نظر گرفتن اثر بزرگنمایی ساختگاه از تحلیلهای پاسخ زمین کافی استفاده و روابطی آماری ارائه شد که با آنها می‏توان مقادیر انرژی جنبشی کل و بیشینه را از سطح زمین به مقادیر متناظر در عمق مورد نظر تبدیل کرد. در نهایت با استفاده از کاتالوگ جهانی روانگرایی محلی، از ابزار رگرسیون منطقی استفاده شده و مرزهایی احتمالاتی بر اساس انرژی جنبشی کل و بیشینه ارائه شدند که برای مقاصد طراحی می‏توانند ضریب اطمینان برابر روانگرایی اولیه را نیز بر حسب انرژی جنبشی بدست دهند.