پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی پتانسیل روانگرایی ماسه فیروزکوه اصلاح‌شده با خرده لاستیک تحت بارگذاری برش ساده سیکلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر
10.22034/tri.2026.585566.3466
چکیده
پدیده روانگرایی در خاک‌های ماسه‌ای اشباع یکی از مخاطرات اصلی ژئوتکنیک لرزه‌ای است. در این پژوهش، تأثیر افزودن خرده لاستیک بازیافتی در چهار سطح ۰، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ درصد وزنی بر پتانسیل روانگرایی ماسه استاندارد فیروزکوه ۱۶۱ به صورت تجربی و با استفاده از دستگاه برش ساده سیکلی ارزیابی شده است. کلیه آزمایش‌ها در شرایط اشباع (ضریب B≥0.96)، تنش قائم مؤثر تحکیمی σ′v = 100 کیلوپاسکال، تراکم نسبی Dr = 30% و نسبت تنش تناوبی CSR = 0.15 (معادل دامنه تنش برشی τ_cyc = 15 کیلوپاسکال) با فرکانس ۱ هرتز انجام شد. فشار آب حفره‌ای اضافی (Δu) به صورت پیوسته ثبت و معیار روانگرایی بر اساس رسیدن Δu به ۹۵ درصد تنش قائم مؤثر اولیه (Δu ≥ 95 kPa) تعریف گردید. نتایج نشان داد که در نمونه ماسه خالص، روانگرایی پس از ۱۲ سیکل بارگذاری رخ داد، در حالی که در نمونه‌های حاوی ۱۰، ۱۵ و ۲۰ درصد خرده لاستیک، تعداد سیکل منجر به روانگرایی به ترتیب به ۲۲، ۳۱ و ۲۹ سیکل افزایش یافت.بیشینه فشار آب حفره‌ای نرمال‌شده (Δu/σ′v) در نمونه ماسه خالص به ۰٫۹۸ رسید، در حالی که در نمونه ۱۵ درصد لاستیک این مقدار به ۰٫۸۵ محدود شد. نرخ افزایش فشار آب حفره‌ای در نمونه‌های اصلاح‌شده به طور میانگین ۴۰ درصد کاهش یافت. نمونه حاوی ۱۵ درصد خرده لاستیک با افزایش ۲٫۶ برابری تعداد سیکل تا روانگرایی و کاهش چشمگیر نرخΔu، بهترین عملکردرا نشان داد. افزایش لاستیک به ۲۰ درصد علی‌رغم حفظ میرایی بالا، به دلیل کاهش شدید مدول برشی(افت ۵۳ درصدی نسبت به ماسه خالص)و کاهش سختی اولیه، بهبود قابل توجه دیگری در مقاومت روانگرایی ایجاد نکرد. به طور کلی، خرده لاستیک با مکانیزم کاهش نرخ افزایش فشار آب حفره‌ای و تأخیر دررسیدن به شرایط بحرانی، می‌تواند به عنوان یک ماده مؤثر در کاهش خطر روانگرایی ماسه فیروزکوه تحت بارگذاری لرزه‌ای مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Assessment of Liquefaction Potential of Firoozkuh Sand Modified with Crumb Rubber under Cyclic Simple Shear Loading

نویسندگان English

Azita Bagheri
AmirHosin Eghbali
Navid Hadiani
Maryam Haghbin
Azad
چکیده English

:

Liquefaction of saturated sandy soils is a major geotechnical hazard during earthquakes. This study experimentally evaluated the effect of adding 0, 10, 15, and 20% crumb rubber by weight on the liquefaction potential of Firoozkuh 161 standard sand using a cyclic simple shear device. All tests were conducted under saturated conditions (B≥0.96), effective vertical stress σ′v = 100 kPa, relative density Dr = 30%, and cyclic stress ratio CSR = 0.15 (τ_cyc = 15 kPa) at 1 Hz frequency. Excess pore water pressure (Δu) was continuously recorded, and the liquefaction criterion was defined as Δu reaching 95% of initial effective stress (Δu ≥ 95 kPa). Results showed that the pure sand sample liquefied after 12 cycles, while samples with 10, 15, and 20% crumb rubber liquefied after 22, 31, and 29 cycles, respectively. The normalized maximum pore water pressure (Δu/σ′v) decreased from 0.98 in pure sand to 0.85 in the 15% rubber sample. The rate of pore pressure buildup decreased by an average of 40% in rubber-amended samples. The 15% rubber sample exhibited the best performance with a 2.6-fold increase in cycles to liquefaction. Increasing rubber content to 20% did not provide additional significant improvement due to a severe reduction in shear modulus (53% loss compared to pure sand). Overall, crumb rubber effectively reduces liquefaction risk in Firoozkuh sand through pore pressure control and energy absorption mechanisms.

کلیدواژه‌ها English

Liquefaction
Crumb rubber
Firoozkuh sand
Cyclic simple shear
Pore water pressure

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 شهریور 1405