نشریه زمین شناسی مهندسی

---

این مقاله امکان توسعه و بکارگیری شبکه‌های عصبی مصنوعی در مدل‌سازی نتایج آزمایش‌های مونوتونیک سه‌محوری قطر بزرگ روی انواع مصالح سنگریزه‌ای تیزگوشه، گردگوشه و مصالح شنی با درصدهای مختلف ریزدانه بهکار رفته در بدنه سدهای مهم کشور را ارائه می‌دهد. در ابتدا قابلیت شبکه‌های عصبی مصنوعی(ANNs) در مدل‌سازی منحنی های رفتاری تنش تفاضلی- اضافه فشار آب حفره‌ای - کرنش محوری بررسی شده است که دلالت بر قابلیت نسبتاً مناسب مدل در شبیه‌سازی رفتار مصالح شن‌دار دارد. بانک اطلاعات بکار رفته در شبکه، شامل 52 گزینه مختلف آزمایش سه محوری کرنش-کنترل تحت شرایط زهکشی نشده است. برای مسئله مورد نظر، یک برنامه شبکه‌های عصبی مصنوعی پیشخوراند سه لایه پرسپترون (MLP) در محیط MATLAB7 نوشته شد و شبکه بهینه (تعداد لایه‌های مخفی، تابع تبدیل و نوع آموزش شبکه) به طریق سعی و خطا، و با توجه به شاخص‌های خطا و تطابق با داده‌های آزمایشگاهی انتخاب شد. پارامترهای ورودی شبکه شامل تنش محدود‌کننده، دانسیته و درصد رطوبت بهینه، توزیع اندازه دانه‌ها و نرخ ایجاد کرنش می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که ANNs قابلیت بسیار مناسبی در تخمین منحنی‌های رفتاری یاد‌شده در کلیه موارد بررسی شده دارد. در ادامه قابلیت شبکه‌های عصبی مصنوعی(ANNs) در بدست آوردن حداکثر زاویه اصطکاک داخلی و نتاطی از منحنی‌های رفتاری شامل تنش های تفاضلی حداکثر و پسماند و اضافه فشارهای آب حفره ای در کرنش‌های نظیر بررسی شد. ضمناً از قابلیت تعمیم شبکه عصبی مصنوعی برای بررسی موارد آزمایش نشده مثل اثر تغییرات دانسیته و درصد کوچک‌تر از mm 2/0 هم بهره گرفته‌شد.

---

از میان پارامترهای دینامیکی، مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی مصالح از اهمیت زیادی در تحلیل‌های دینامیکی برخوردار است. در این مقاله برای اندازه‌گیری مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی مصالح ماسه‌ای و شنی داسیتی از GAP-SENSOR با فرکانس پاسخ بالا (kHz 20) در دستگاه سه محوری سیکلی استفاده گردید. روش کار این دستگاه به این شکل است که ابتدا ضربه‌ای ضعیف به کلاهک بالای نمونه زده می‌شود و تاریخچه زمانی جابه‌جایی‌های خفیف حاصل در جهت افقی و قائم (کرنشی در حدود 6-10) با دستگاه ثبت داده با نرخ نمونه‌گیری 100000 داده در هر ثانیه برای هر کانال ثبت، می‌شود. با معلوم بودن زمان رسیدن موج بین دو حسگر و اندازه‌گیری فاصله آنها، سرعت موج بدست می‌آید. در نهایت با محاسبه ضریب پواسن از طریق اندازه‌گیری کرنش‌های افقی و قائم، مدول برشی حداکثر مصالح بدست می‌آید. نتایج نشان می‌دهد که سرعت موج با افزایش تنش محدودکننده افزایش یافته و مقدار آن به اندازه دانه‌ها بستگی دارد. همچنین با استفاده از تکنیک کاهش دامنه ارتعاش در ترازهای مختلف نمونه، مقدار نسبت میرایی ناشی از ضربه محاسبه ‌گردید. مقایسه نتایج مدول برشی و نسبت میرایی با اندازه‌گیری کرنش محوری به صورت موضوعی با GAP-SENSOR در آزمایش‌های سه‌محوری سیکلی روی مصالح مورد بررسی با نتایج روش ارائه شده در این تحقیق، موئد دقت بسیار مناسب روش ابداعی می‌باشد.

---

در تحلیل خطی معادل یک‌بعدی که به‌طور وسیع در برآورد اثر شرایط محلی ساختگاه به‌کار می‌رود، عموماً رفتار خاک مستقل از فرکانس بارگذاری زلزله فرض می­شود. این در حالی است که مدول برشی (G) و نسبت میرایی (D)، متأثر از فرکانس بارگذاریند. در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل خطی معادل، طیف پاسخ شتاب در سه سطح خطر (PGA=0.1g, 0.35g, 1g) برای دو ستون خاک CH/SC به‌ارتفاع 30 و 60 متری تحت اثر مؤلفه­های هشت رکورد زلزله میدان نزدیک استخراج شده است. علاوه بر منحنی­های رفتاری متداول، در مدل‌سازی رفتار خاک از منحنی­های رفتاری مستخرج از روش آزمون مشخصات دینامیکی تحت اثر فرکانس­های بارگذاری 5/0، 1، 2، 5 و Hz 10 و در سطوح تنش محدودکننده 1، 2 و  5 نیز استفاده شده است. طی انجام 1728 تحلیل خطی معادل، مقادیر طیف پاسخ شتاب، ضریب بزرگ‌نمایی طیف و نسبت شتاب طیفی استخراج شده است. براساس نتایج حاصل، ملحوظ کردن اثر فرکانس بارگذاری در منحنی رفتاری مصالح بر مقدار پاسخ شتاب طیفی، نسبت شتاب طیفی و ضریب شکل طیف مؤثر است. در هر دو حالت ستون خاک 30 و 60 متری، افزایش فرکانس بارگذاری منجر به کاهش نسبت شتاب طیفی و متوسط ضریب بزرگ‌نمایی طیف، خصوصاً در دوره‌های کوتاه می­شود. مقایسۀ متوسط ضریب شکل حاصل از تحلیل­ها با، ضریب شکل (B) طیف طرح استاندارد 2800 نشان می­دهد که به‌منظور احتساب اثر فرکانس غالب زلزله­های میدان نزدیک لازم است در خاک نوع و مقدار  طیف طرح استاندارد 2800 ایران به‌ترتیب به مقدار 5/0 و 1 ثانیه افزایش یابد.