مطالعه‌ی عددی پارامترهای مقاومتی سیستم میخکوبی با چیدمانهای مختلف (مورد پژوهش: خاکهای مارنی تبریز)
الموضوعات : آنالیز سازه - زلزله
1 - گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران
الکلمات المفتاحية: دیوارهای مسلح, میخکوبی خاک, ضریب اطیمنان, FLAC3D,
ملخص المقالة :
میخکوبی خاک یک روش پایدارسازی، با استفاده از عناصر فولادی مقاوم در برابر کشش است که می‌تواند برای گودبرداری و حفاری شیب‌های تند تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی مورد قرار گیرد. این پژوهش به بررسی عددی پارامترهای مقاومتی سیستم میخکوبی در خاکهای مارنی پرداخته است. مطالعه موردی، شامل دیواری به طول 300 متر در شهر تبریز است که به دلیل کوتاهی طول میخ‌ها و تغییرات حین اجرا، در سه نقطه دچار ریزش و ترک‌خوردگی شده است. با استفاده از نرم‌افزارFLAC3D، پنج پیکربندی مختلف مورد تحلیل قرار گرفت و نتایج با مدل آزمایشگاهی یزداندوست مقایسه شد. نتایج نشان داد که در مدل M1با طول یکنواخت میخ‌ها و مدل M2با کاهش تدریجی 10 درصدی طول میخ‌ها از بالا به پایین، توزیع نیروها متعادل نبود. مدل‌های M3و M4 با افزایش طول میخ‌ها در قسمت‌های بالایی و میانی نیز عملکرد مطلوبی نداشتند. در نهایت، مدل M5 با افزایش 20 درصدی طول میخ‌ها در ردیف پایین، بهترین عملکرد را با حداکثر نیروی محوری 169 کیلونیوتن و ضریب اطمینان 44/1 نشان داد. همبستگی بالای نتایج عددی و آزمایشگاهی با ضریب رگرسیون 97/0 برای جابجایی دیوار و 96/0 برای نیروی محوری، صحت مدل‌سازی را تأیید نمود. این مطالعه نشان داد که طراحی مناسب طول و آرایش میخ‌ها، به‌ویژه در قسمت پایین دیوار، نقش حیاتی در پایداری سازه دارد.
[1] Fan C, Liu H, Cao J, Ling HI. Responses of reinforced soil retaining walls subjected to horizontal and vertical seismic loadings. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2020;129:105969.
https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.105969
[2] Kilic IE, Cengiz C, Edincliler A, Guler E. Seismic behavior of geosynthetic-reinforced retaining walls backfilled with cohesive soil. Geotextiles and Geomembranes. 2021;1;49(5):1256-69.
https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2021.04.004
[3] Shahir, H., Delfan, S. Numerical Investigation of Nailing Pattern Effect on Nailed Wall Performance. Civil Engineering Infrastructures Journal, 2021; 54(2): 331-350.
https://doi.org/10.22059/ceij.2021.298632.1659
[4] Li J. Field study of a soil nailed loose fill slope [Ph.D. thesis]. Hong Kong: The University of Hong Kong. 2003; 200.
https://doi.org/10.5353/th_b3124567
[5] Dadadszadeh N, Hashemi M, Gazifard A, Asghari-Kaljahi E. Physical properties of Tabriz gray marlstone, NW of Iran. In: Smart Geotechnics for Smart Societies. Chemical Rubber Company Press. 2023; 845–52. https://doi.org/10.1201/9781003299127-115
[6] Bhuiyan MZ, Wang S, Carter J. New test facility for studying the behavior of pressure-grouted soil nails. Transportation Geotechnics. 2022; 34: 100752. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2022.100752
[7] Marwane H, Mohamed EH, Mohammed M, Bensaid M, Kamal B, Mohammed A, Morabit A. Soil nailing for slope stabilization: an overview. Interactions. 2025;246(1):1-23.
https://doi.org/10.1007/s10751-024-02234-z
[8] Shen CK, DeNatale JS, Kulchin L, Romstad KM, Bang S. Field measurements of an earth support system. Journal of the Geotechnical Engineering Division. 1981;107(12):1625-42. https://doi.org/10.1061/AJGEB6.0001217
[9] Esmaeili F, Varshosaz M, Ebadi H. Displacement measurement of the soil nail walls by using close range photogrammetry and introduction of CPDA method. Measurement. 2013;46(9):3449-59.
https://doi.org/10.1016/j.measurement.2013.04.069
[10] Babu G, Singh V. Soil nails field pullout testing: evaluation and applications. International Journal of Geotechnical Engineering. 2010; 4(1):13-21. https://doi.org/10.3328/IJGE.2010.04.01.13-21
[11] Hong CY, Yin JH, Pei HF, Zhou WH. Experimental study on the pullout resistance of pressure-grouted soil nails in the field. Canadian geotechnical journal. 2013; 50(7):693-704. https://doi.org/10.1139/cgj-2012-0103
[12] Wang H, Cheng J, Li H, Dun Z, Cheng B. Full-scale field test on construction mechanical behaviors of retaining structure enhanced with soil nails and prestressed anchors. Applied Sciences. 2021;27; 11(17):7928.
https://doi.org/10.3390/app11177928
[13] Ghareh S. Parametric assessment of soil-nailing retaining structures in cohesive and cohesionless soils. Measurement. 2015; 73:341-51.
https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.05.043
[14] Ye X, Wang S, Wang Q, Sloan SW, Sheng D. Numerical and experimental studies of the mechanical behavior for compaction grouted soil nails in sandy soil. Computers and Geotechnics. 2017; 90: 202-14.
https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2017.06.011
[15] Bonab BA, Oliaei M. Cyclic and Postcyclic Pullout Resistance of Soil Nail. International Journal of Geomechanics. 2023; 23(11):06023019. https://doi.org/10.1061/IJGNAI.GMENG-8493
[16] Hong CY, Zhang YF, Guo JW, Li GY. Experimental study on the influence of drillhole roughness on the pullout resistance of model soil nails. International Journal of Geomechanics. 2016;16(2):04015047. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000491
[17] Palmeira EM, Araújo GL, Santos EC. Sustainable solutions with geosynthetics and alternative construction materials—A review. Sustainability. 2021; 13(22):12756. https://doi.org/10.3390/su132212756
[18] Yang G, Ding J, Zhou Q, Zhang B. Field behavior of a geogrid reinforced soil retaining wall with a wrap-around facing. Geotechnical Testing Journal. 2010; 33(1):96-101. https://doi.org/10.1520/GTJ102410
[19] Rostami S, Vafaei Poursorkhabi R, Naseri A. Enhancing trench stability: a geogrid reinforcement approach. Proceedings. 2024;105(1):114.
https://doi.org/10.3390/proceedings2024105114
[20] Shakeel M, Azam R, Riaz MR, Shihata A. Design optimization of reinforced concrete cantilever retaining walls: A state-of-the-art review. Advances in Civil Engineering. 2022:4760175.
https://doi.org/10.1155/2022/4760175
[21] Gandomi AH, Kashani AR, Roke DA, Mousavi M. Optimization of retaining wall design using evolutionary algorithms. Structural and Multidisciplinary Optimization. 2017; 55:809-25.
https://doi.org/10.1007/s00158-016-1521-3
[22] Tokhi H, Ren G, Li J. Laboratory study of a new screw nail and its interaction in sand. Computers and Geotechnics. 2016; 78:144-54. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2016.05.009
[23] Wei XX, Zou JF, Chen GH. Seismic stability analysis of heterogeneous slopes reinforced by inclined soil nails. European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2023; 27(16):4544-62. https://doi.org/10.1080/19648189.2023.2194938
[24] Yin JH, Su LJ. An innovative laboratory box for testing nail pull-out resistance in soil. Geotechnical Testing Journal. 2006; 29(6):451-61. https://doi.org/10.1520/GTJ100216
[25] Liu H, Tang L, Lin P, Mei G. Accuracy assessment of default and modified Federal Highway Administration (FHWA) simplified models for estimation of facing tensile forces of soil nail walls. Canadian Geotechnical Journal. 2018; 55(8):14 https://doi.org/10.1139/cgj-2017-0237
[26] Baghal AE, Maleki A, Vafaei R. On the Pull-Out Behavior of Hooked-End Shape Memory Alloys Fibers Embedded in Ultra-HighPerformance Concrete. International Journal of Engineering & Technology Innovation. 2021; 11(4):6.
https://doi.org/10.46604/IJETI.2021.7060
[27] Yazdandoust M. Experimental study on seismic response of soil-nailed walls with permanent facing. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2017; 98:101–19. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2017.04.009
