توصيفگر ها :
پايداري شيب , زمان شكست , نرمافزارپلكسيس , مدل خزش خاك نرم , تحليل پارامتريك
چكيده فارسي :
پايداري سطوح شيبدار يكي از مسائل اساسي در مهندسي ژئوتكنيك است كه در پروژههاي عمراني، معدني و راهسازي اهميت ويژهاي دارد. وقوع ناپايداري در شيبها ميتواند خسارات مالي و جاني جبرانناپذيري ايجاد نمايد. ازاينرو، تحليل دقيق رفتار شيبها و پيشبيني زمان شكست آنها بهعنوان معياري كليدي در طراحي ايمن سازههاي ژئوتكنيكي ضروري است. در اين پژوهش، بهمنظور تحليل پايداري شيبهاي خاكي و پيشبيني زمان شكست، از مدلسازي عددي در نرمافزار پلكسيس استفاده شده است. ابتدا با مرور مباني نظري و مطالعات پيشين، رفتار خزشي مصالح و رويكرد متداول پيشبيني شكست معرفي گرديد و سپس مدل پايه در محيط پلكسيس ايجاد و با دادههاي ميداني موجود اعتبارسنجي شد. در اين مدل، از ميان مدلهاي رفتاري مختلف، مدل خزش خاك نرم به دليل توانايي در شبيهسازي رفتار وابسته به زمان ، دقت بالاتري در بازتوليد دادههاي واقعي ارائه داد. پس از اعتبارسنجي، تحليلهاي وابسته به زمان انجام و نمودارهاي جابهجايي– زمان و سرعت – زمان در نقاط بحراني استخراج شد. با استفاده از روشهاي تحليلي مبتني بر نمودار سرعت معكوس –زمان، زمان تقريبي شكست تعيين گرديد. در ادامه، يك مطالعه پارامتريك با هدف بررسي تأثير پارامترهاي كليدي بر زمان شكست و پايداري شيب انجام شد. نتايج تحليل پارامتريك نشان داد كه زاويه اصطكاك داخلي بيشترين تأثير را بر افزايش زمان شكست دارد؛ بهگونهاي كه با افزايش زاويه از حدود 22 تا 31 درجه، زمان شكست بين 45 تا 55 درصد افزايش يافت. افزايش چسبندگي خاك نيز موجب بهبود پايداري گرديد، هرچند اثر آن نسبت به زاويه اصطكاك كمتر بود؛ بهطوريكه با افزايش چسبندگي از 10 به 30 كيلوپاسكال، افزايش زمان شكست در حدود 12 تا 18 درصد مشاهده شد. اين روند بيانگر آن است كه افزايش چسبندگي موجب تقويت مقاومت برشي اوليه و بهبود پايداري كوتاهمدت ميشود، اما در رفتار بلندمدت سهم كمتري در تأخير گسيختگي دارد. همچنين، افزايش ضريب خزش از 001/0 به 005/0 سبب كاهش محسوس زمان شكست تا حدود 30 درصد گرديد كه نشاندهندهي نقش تعيينكنندهي رفتار وابسته به زمان در پايداري بلندمدت شيبها و اهميت درنظرگرفتن اثرات خزشي در تحليلهاي عددي است. با بررسي نتايج بدست آمده از اين پژوهش در خاك نرم مورد مطالعه، نتايج نشان داد كه با افزايش شيب از 16 درجه به 22 درجه، در حاليكه ارتفاع ثابت ميباشد، ضريب اطمينان حدود 11 درصد كاهش پيدا ميكند، اين كاهش ضريب اطمينان در خاك سخت در شرايطي كه زاويه از 22 درجه به 31 درجه افزايش پيدا كند در حدود 40 درصد خواهد بود. خاك نرم در شيب ثابت با افزايش ارتفاع از 30 متر به 60 متر ضريب اطمينان كاهش اندك 2 الي 3 درصدي نشان ميدهد ولي در خاك سخت با افزايش ارتفاع از 60 به 100 متر اين كاهش حدود 10 درصد خواهد بود. در مجموع، نتايج تحقيق حاضر بيانگر آن است كه استفاده از مدلهاي رفتاري وابسته به زمان مانند مدل خزش خاك نرم در نرمافزار پلكسيس، ابزاري قدرتمند براي تحليل پايداري بلندمدت شيبها و پيشبيني زمان شكست به شمار ميرود. نوآوري اصلي اين تحقيق تمركز بر تحليل زمانمند پايداري و تركيب با روشهاي مختلف تعيين پايداري براي تعيين زمان دقيق شكست بوده است. اين رويكرد امكان شناسايي پارامترهاي حساس و تعيين سهم هر يك از آنها در روند تغيير شكل و وقوع شكست را فراهم ميسازد.
چكيده انگليسي :
Slope stability is one of the fundamental issues in geotechnical engineering, holding particular significance in civil, mining, and road construction projects. Slope instability can lead to irreparable financial and human losses. Therefore, precise analysis of slope behavior and prediction of failure time are essential as key criteria in the safe design of geotechnical structures. In this study, numerical modeling using Plaxis software was employed to analyze the stability of soil and rock slopes and predict their failure time. Initially, theoretical foundations and previous studies were reviewed to introduce the creep behavior of materials and conventional failure prediction approaches. Subsequently, a baseline model was developed in the Plaxis environment and validated against available field data. Among various constitutive models, the Soft soil creep model demonstrated superior accuracy in reproducing real-world data due to its ability to simulate time-dependent behavior of soft soils. Following validation, time-dependent analyses were conducted, and displacement-time and velocity-time diagrams were extracted at critical points. Using analytical methods based on inverse velocity-time plots, the approximate failure time was determined. A parametric study was then carried out to investigate the influence of key parameters on failure time and slope stability. Results indicated that the internal friction angle (φ) has the greatest impact on increasing failure time. An increase in cohesion (c) also improved stability, albeit to a lesser extent than the friction angle. Moreover, increasing the creep coefficient (Cα) significantly reduced failure time. Additionally, rising groundwater levels were found to decrease the factor of safety and accelerate failure. Overall, the findings of this study demonstrate that using time-dependent constitutive models such as Soft soil creep within Plaxis constitutes a powerful tool for long-term slope stability analysis and failure time prediction. These findings can be applied to safer slope design, risk management, and the development of monitoring and control methods in geotechnical projects. The main innovation of this research lies in its focus on time-dependent stability analysis combined with parametric investigation, enabling identification of sensitive parameters and quantification of their individual contributions to deformation progression and failure occurrence. Accordingly, the results can assist geotechnical engineers in selecting appropriate stabilization methods, designing efficient drainage systems, and defining early-warning indicators. Furthermore, the findings lay the groundwork for developing practical guidelines for risk management in large-scale civil and mining projects. Additionally, integrating numerical modeling with field monitoring data and modern remote sensing technologies such as InSAR in the future can enhance prediction accuracy and enable timely interventions to prevent accidents. In summary, this research, by providing a comprehensive framework for time-dependent stability analysis, can serve as a scientific and practical foundation for the safe and sustainable design of geotechnical projects.