نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

مطالعه تجربی و آماری تعیین ضریب عکس‌العمل خاک رسی با استفاده از نتایج آزمایش سه‌محوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
2 گروه مکانیک سنگ، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران
چکیده
ضریب عکس‌العمل بستر (Ks) یکی از پارامترهای کلیدی در تحلیل و طراحی پی‌های نواری، گسترده انعطاف‌پذیر و شمع‌هاست. تعیین دقیق این ضریب، به‌ویژه در پروژه‌های بزرگ، نقش مهمی در بهینه‌سازی فنی و اقتصادی طرح دارد. روش متداول و نسبتاً دقیق برای اندازه‌گیری Ks، آزمایش بارگذاری صفحه‌ای است. این آزمایش به دلیل هزینه و زمان زیاد، در بسیاری از پروژه‌ها کاربرد عملی محدودی دارد. در این تحقیق، استفاده از نتایج آزمایش سه‌محوری برای تخمین ضریب عکس‌العمل بستر در خاک‌های ریزدانه رس‌دار مورد بررسی قرارگرفت. بدین منظور، داده‌های حاصل از 52 آزمایش سه‌محوری تحکیم‌نیافته زهکشی‌نشده و 8 آزمایش بارگذاری صفحه‌ای تحلیل و مقایسه‌شدند. نتایج آماری نشان‌داد که اگرچه مقادیر به‌دست‌آمده از آزمایش بارگذاری صفحه‌ای بزرگ‌تر از مقادیر حاصل از آزمایش‌های سه‌محوری هستند، اما همبستگی معناداری میان پارامترهای فیزیکی و مکانیکی خاک و Ks وجوددارد. به علاوه، تحلیل رگرسیون چندمتغیره این قابلیت را فراهم‌کرد که Ks با دقت قابل قبولی از طریق نتایج آزمایش سه‌محوری تخمین زده‌شود. بنابراین، این پژوهش نشان‌می‌دهد که آزمایش سه‌محوری، علاوه بر کاهش هزینه و زمان، می‌تواند به‌عنوان روشی مناسب و معتبر برای برآورد ضریب عکس‌العمل بستر مورد استفاده قرارگیرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


1.             Dutta, S.C. and R. Roy, A critical review on idealization and modeling for interaction among soil–foundation–structure system. Computers & structures, 2002. 80(20-21): p. 1579–1594.
2.             Meyerhof, G., The ultimate bearing capacity of foudations. Geotechnique, 1951. 2(4): p. 301–332.
3.             Al-Shayea, N.A., Estimating the Coefficient of Subgrade Reaction in the Laboratory Using the CBR Testing Apparatus. Arabian Journal for Science and Engineering, 2025. 50(3): p. 2123–2147.
4.             Sadrekarimi, J. and G.M. AKBARZAD, comparative study of methods for dererminaing coefficient of subgrade reaction 2009.
5.             Al-Sanad, H.A., N.F. Ismael, and R.P. Brenner, Settlement of circular and ring plates in very dense calcareous sands. Journal of geotechnical engineering, 1993. 119(4): p. 622–638.
6.             Elachachi, S.M., D. Breysse, and L. Houy, Longitudinal variability of soils and structural response of sewer networks. Computers and geotechnics, 2004. 31(8): p. 625–641.
7.             Okeagu, B. and G. Abdel-Sayed, Coefficients of soil reaction for buried flexible conduits. Journal of Geotechnical Engineering, 1984. 110(7): p. 908–922.
8.             Bowles, J.E. and Y. Guo, Foundation analysis and design. Vol. 5. 1996: McGraw-hill New York.
9.             Naeini, S., R. Ziaie Moayed, and F. Allahyari, Subgrade reaction modulus (Ks) of clayey soils based on field tests. Journal of Engineering Geology, 2014. 8(1): p. 2021–2046.
10.          Kang, S.-S., H.-Y. Kim, and B.-A. Jang, Correlation of in situ modulus of deformation with degree of weathering, RMR and Q-system. Environmental earth sciences, 2013. 69(8): p. 2671–2678.
11.          Amini Ahidashti, R. and A. Hadad, Estimation of the Coefficient of Subgrade Reaction using Small-Strain Stiffness. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 2015. 47(2): p. 67–79.
12.          Salari, P., et al., Evaluating the Subgrade Reaction Modulus Variations with Soil Grains Shape in Coarse-Grained Soils Using Genetic Algorithm. Open Journal of Geology, 2020. 10(2): p. 111–123.
13.          Dinçer, İ., Models to predict the deformation modulus and the coefficient of subgrade reaction for earth filling structures. Advances in Engineering Software, 2011. 42(4): p. 160–171.
14.          Puri, A., et al., Determining Additional Modulus of Subgarde Reaction Based on Tolerable Settlement for the Nailed-slab System Resting on Soft Clay. International Journal of Civil and Environmental Engineering (IJCEE)-IJENS, 2012. 12(03).
15.          Asakereh, A. and M. Mossafa, Numerical Investigation of Subgrade Reaction Coefficient in Sand Soils of Bandar Abbas City. Journal of Structural Engineering and Geo-Techniques, 2017. 7(2): p. 15–26.
16.          Barmenkova, E.V. and A.V. Matveeva, Calculation of plates of variable rigidity on elastic foundation with variable coefficient of subgrade reaction. Procedia Engineering, 2015. 111: p. 97–102.
17.          Alva García, F.J., L. Medina García, and M.M. de Farias, Numerical estimation of the subgrade reaction modulus of a horizontally loaded piled raft. Revista de la construcción, 2024. 23(3): p. 538–553.
18.          Khaiiatali, S., et al., Estimation of the subgrade reaction modulus using field and numerical analysis methods. Journal of Civil Engineering and Structures, 2024. 8(1): p. 1–7.
19.          Koltuk, S. Effect of soil-foundation interaction on the modulus of subgrade reaction. in MATEC Web of Conferences. 2024. EDP Sciences.
20.          Koltuk, S. and S. Topçu, Determination of Subgrade Reaction Modulus Considering the Relative Stiffnesses of Soil–Foundation Systems. Applied Sciences, 2025. 15(9): p. 4714.
21.          Salem, L.A., A.M. Shaban, and R.R. Almuhanna. Predicting subgrade reaction modulus of sand soils using dynamic cone penetrometer. in AIP Conference Proceedings. 2024. AIP Publishing LLC.
22.          Zarazvand, B. and J. Frankovska, Determining the modulus of subgrade reaction for piled raft foundations by numerical modelling, in Geotechnical Engineering Challenges to Meet Current and Emerging Needs of Society. 2024, CRC Press. p. 971–974.
23.          Hafeznia , M.R., Introduction to Research Methodology in Humanities. 2001, Tehran: Organization for the Study and Compilation of University Humanities Books(In Persian).
24.          Habibpour, K. and R. Safari, Comprehensive Guide to Using SPSS in Survey Research (Quantitative Data Analysis). Tehran. 2014, Loya Publications (In Persian).
25.          Vafaian, M., Rock Mechanics. 1932, Yazd: Iran University of Science and Technology, 87(In Persian).
26.          Das, B.M., Sivakugan , N., Principles of Foundation Engineering. Ninth Edition. 2019, Cengage Learning, Inc., USA.
27.          Taherzade Dorbaty, M.H.a.H., Forecasts of p-y curve of PLT, in International Conference of Civil Engineering, Architecture and urban sustainable development. 2013, 27 and 28 November 2013: Tabriz, Iran(In Persian).
28.          Ajallonnieyan, R., and Sedaghat, M, application of In-Situ tests in geotechnical. 2015, Publications (SID): Khatam Construction Headquarters (In Persian).