Abstarct
In a typical seismic dam safety evaluation, standard penetration, cone penetration, Becker penetration, or shear wave velocity (Vs) tests are often first conducted near the toe of an earth dam to infer if any liquefiable soil exists in the foundation of the dam footprint. In current practice, a level-ground condition is commonly assumed when normalizing penetration resistance and Vs, and may be assumed (particularly in preliminary assessments) in applying the cyclic stress method (with or without the Kα correction) to evaluate liquefaction. However, the presence of an earth dam, or any other large embankment or structure, significantly alters the normal and shear stresses in the foundation. This paper identifies and quantifies potential errors in ignoring altered stresses near heavy structures, and presents a methodology to incorporate these effects within the framework of the simplified procedure. Specifically, the effects of these altered stresses (in comparison to the level-ground assumption with and without Kα correction) on the: (1) normalization of field measurements such as penetration resistance and Vs; (2) cyclic stress ratio (CSR); (3) cyclic resistance ratio (CRR); and (4) factor of safety against liquefaction triggering (FSliq), are evaluated by considering static and dynamic analyses of a generic earthen embankment (60 m high) resting on a saturated, cohesionless foundation (30 m deep). Our analyses indicated that ignoring the presence of induced static shear stresses can result in potentially unconservative errors in overburden correction factors of 30% to 60% at shallow depth (although this error is greatly muted at depths exceeding about 15 m), while errors in CSR potentially can range from about 20% too conservative to 40% unconservative. Potential errors in CRR can approach 50% unconservative at shallow depths, but again, this error is muted at depths exceeding about 15 m. Combining these factors, potentially unconservative errors in computing FSliq could exceed 100% at shallow depths (less than 15 m to 20 m) while at greater depth (exceeding 20 m) errors approach 20% on the conservative side
چکیده
در یک ارزیابی معمولی ایمنی لرزه ای سد، نفوذ استاندارد، نفوذ مخروط، نفوذ بکر، یا آزمایش های سرعت موج برشی ( Vs ) اغلب در ابتدا نزدیک پای سد خاکی انجام می شود تا اگر خاک روانگرایی در شالوده پای سد وجود دارد، پی برده شود. در شیوه جاری، معمولا شرایط زمین مسطح در هنگام نرمال کردن مقاومت نفوذ و Vs فرض می شود، و ممکن است که ( مخصوصا در ارزیابی های مقدماتی ) در اعمال روش تنش دوره ای ( با یا بدون تصحیح کننده Kα ) برای ارزیابی روانگرایی فرض شود. اگرچه، وجود یک سد خاکی یا هر خاکریز یا سازه بزرگ دیگر، به طور قابل توجهی تنش های برشی و نرمال را در شالوده تغییر می دهد. این مقاله خطاهای مستعد در نادیده گرفتن تنش های تغییر کرده نزدیک سازه های سنگین را شناسایی و معلوم می کند، و روشی برای ترکیب کردن این اثرات در قالب روند ساده سازی شده ارائه می کند. مخصوصا، اثرات این تنش های تغییر کرده ( در مقایسه با فرضیه زمین مسطح با یا بدون تصحیح کننده Kα ) بر : ( 1 ) نرمال کردن اندازه گیری های میدانی مانند مقاومت نفوذ و Vs، ( 2 ) نسبت تنش دوره ای ( CSR )، ( 3 ) نسبت مقاومت دوره ای ( CRR )، و ( 4 ) ضریب اطمینان در برابر روان شدگی ( FSlig )، با در نظر گرفتن تحلیل های دینامیکی و استاتیکی یک خاکریز خاکی نوعی ( 60 متر ارتفاع ) بنا شده بر یک شالوده اشباع غیر چسبان ( 30 متر عمق )، ارزیابی شده اند. تحلیل های ما مشخص کرد که نادیده گرفتن وجود تنش های برشی استاتیکی القا شده می تواند منجر به خطاهای بالقوه غیر محافظه کارانه در ضرایب تصحیح بار بیش از حد 30% و 60% در عمق کم شود ( اگرچه این خطا تا حدود زیادی در اعماق بیشتر از حدود 15 متر از بین می رود )، درحالیکه خطاها در CSR به طور بالقوه می توانند از حدود 20% خیلی محافظه کارانه تا 40% غیر محافظه کارانه تغییر کنند. خطاهای مستعد در CRR می توانند نزدیک به 50% غیر محافظه کارانه در اعماق کم برسند، اما دوباره، این خطا در اعماق بیشتر از حدود 15 متر از بین می رود. با ترکیب این ضرایب، خطاهای بالقوه غیر محافظه کارانه در محاسبه FSlig می تواند فراتر از 100% در اعماق کم ( کمتر از 15 تا 20 متر ) رود در حالیکه در اعماق زیادتر ( بیش از 20 متر ) خطاها نزدیک به 20% در طرف محافظه کار هستند.
1- مقدمه
خیلی از سد های خاکی قدیمی تر در سرتاسر جهان با داده های لرزه ای محدودی طراحی شده اند و معیار طراحی نسبت به استانداردهای جاری مورد نیاز کمتر سختگیرانه بوده اند. بنابراین، سد های خاکی قدیمیتر در مناطق لرزش خیز گهگاهی دوباره امتحان می شوند. برای مثال، مارکوسن تحقیقی از 36 سد خاکی در شمال آمریکا با نقصان های لرزه ای ارائه کرده است. از این سدها، 13 تا شالوده های با مشکل لرزه ای داشتند، 15 تا در خاکریز ها مشکل داشتند و 8 تا هم در شالوده و هم در خاکریز نقصان داشتند...