دانلود مقاله نشت

1-پیشگفتار جریان آ ب در خاک یکی از بنیادی ترین موضوعات در علم ژئوتکنیک و مهندسی زمین است در حقیقت اگر آب در خاک جریان نداشت نیازی به مهندسی ژئوتکنیک نبود.

به هر حال اهمیت آب در کار با خاک و سنگ یک ادعای برجسته است .

مقدار جریان اغلب با پارامتر کلیدی در محاسبه نشت آب یا مقدار تعیین شده از آب موجود برای مصارف صنعتی یا خانگی مطالعه می شود .

در مهندسی ، فشار آب در هنگام عبور از خلل و فرج مهمترین پیامد جریان آب در خاک می با شد .

نباید بر روی میزان عبور آب از داخل زمین تاکید شود ، بلکه باید بر روی شرایط فشار آب در خلل و فرج زمین تاکید شود .

فشار آب در خاک چه مثبت باشد چه منفی ، ارتباط مستقیم با مقاومت برشی و اندازه ذرات خاک دارد .

تحقیقات در چند دهه اخیر نشان داده است حتی عبور باران در خاک غیر اشباع نزدیک زمین مستقیماً با مکش خاک ارتباط دارد (فشار منفی آب) .

همچنین ، حتی هنگامی که جریان آب کشش زیاد دارد مهم است که دقیقاً جایگزین فشار آب در خاک شود .

در گذشته محاسبات در رابطه با آب و خاک ، بر روی جریان اشباع متمرکز شده بود .

در نتیجه مساله جریان آب در خاک عموماً به دو دسته محدود شده و نشده ، مانند لایه ی شن و ماسه آب دار که محدود شده یا نشده است ، طبقه بندی می شد.

جریان زیر سطحی یک سازه ، یک جریان محدود شده است در حالی که جریان عبوری از یک خاکریزی یکنواخت یک جریان محدود نشده اشت .اسناد تاریخی بیانگر آن است که جریان محدود نشده مشکلات زیادی برای آنالیز به وجود می آورد ، زیرا شخص آنالیزگر نیاز به مشخص کردن تراز سطح آب دارد .

سطح تراز آب به عنوان یک کران بالا حساب می شود و هر جریانی که در ناحیه موئینه وجود دارد داشته باشد یعنی بالاتر از خط تراز آب نادیده گرفته می شود .

ای قابل قبول نیست که برای ساده کردن روش ، جریان های غیر اشباع بالای سطح تراز آب را نادیده بگیریم .

نه تنها نادیده گرفتن قسمت مرطوب خاک ها اهمیت دارد بلکه این بزرگترین محدوده مساله آمیز است که می تواند آنالیز شود .

بررسی کردن جریان غیراشباع در موقعیت های معمولی همچون مدل کردن نفوذ باران اجباری است .

مساله جریان موقت مثال خوب دیگری است .

مدل کردن حالتی که رطوبت از ساختمان های زمین بدون در نظر گرفتن عبور جریان آب از جرء غیر اشباع خاک عبور کند تقریباً غیر ممکن است .

خوشبختانه نادیده گرفتن ناحیه غیر اشباع خیلی مهم نیست .

با رجوع به منابع و مرتبط کردن آن با نرم افزار ، جریان غیر اشباع را می توان با مدل عددی محاسبه کرد .

مدل عددی برای محاسبه تقریباً هر نوع نشت مشکل آفرین راه را باز می کند .

لغت نشت معمولاً به نیروهای محرک اولیه که در جهت گرانش هستند اشاره دارد ، همچون پایین رفتن سطح آب ، فشار های هیدرولیکی محرک بین نقاط ورود و خروج که نیروهای محرک هستند .

دلیل دیگر حرکت آب در خاک وجود فشار حفره ای متناسب با بار خارجی است .

این نوع جریان آب معمولاً مربوط به نشت نمی شود ، بلکه روابط اصلی ریاضی تعریف شده حرکت آب اساساً یکسان هستند .

به عنوان یک نتیجه ، نرم افزار مسائل نشت را برای آنالیز فرموله می کند و همچنین می تواند برای آنالیز اتلاف بیش از حد فشار آب حفره ای ناشی از تنش های موجود استفاده شود .

در بطن مباحث و مثال های موجود در منابع و نرم افزار SEEP/W ، در تعریف انواع حرکت های آب در خاک بدون توجه به منشا تولید نیروهای محرک در جریان موجود در خاک اشباع و غیر اشباع اصلاح نشت استفاده شده است .

مدل کردن جریان آب در خاک با یک راه حل عددی می تواند خیلی دقیق باشد .

خاک طبیعی معمولاً از خاک های بسیار ناهمگن و غیر ایزوتروپ تشکیل شده است به علاوه شرایط مرزی اغلب با گذشت زمان تغییر می کند و نمی تواند به صورت قطعی تعیین شود تا زمانی که آنالیز انجام شود.

در حقیقت تصحیح کردن شرایط مرزی اغلب قسمتی از راه حل است .

علاوه بر این وقتی یک خاک از حالت اشباع خارج می شود ، ضریب نفوذپذیری هدایت هیدرولیکی تابعی از فشار منفی آب حفره ای در خاک می شود .

فشار آب حفره ای اولین مجهولی است که نیاز به مقدار دقیق آن داریم ، همچنین روش های تکرار عددی به یکسان سازی محاسبه فشار آب حفره ای و خصوصیات مواد نیاز دارند تا قادر به حل معادلات غیر خطی باشد .

نیاز استفاده از برخی از تحلیل های عددی برای تحلیل همه مسائل نشت پیچیدگی هایی را ایجاد می کند ، که ساده نیست .

یک پیشنهاد رایج استفاده از فرموله کردن المان های محدود و SEEP/W می باشد .

موضوع این کتاب مثالی از ابزارهای عددی نرم افزار است .

بخشی از این منبع در رابطه با استفاده از نرم افزار SEEP/W برای محاسبه نشت و در عین حال در رابطه با تکنیک های معمولی مدل کردن عددی است .

مدل عددی مانند اغلب اشیاء در زندگی است که احتیاج به نوعی از آموزش دارد.

این تقریباً غیر ممکن است که ابزاری مثل SEEP/W را برگزینیم و فوراً یک مدلگر حقیقی شویم .

مدل کردن عددی واقعی به تفکر دقیق و برنامه ریزی ، درک خوب و مفاهیم بنیادی علمی نیاز دارد .

دیدگاه هایی همچون روش های تقسیم کردن المان های محدود و به کار بردن محدوده های مرزی مساله در ابتدا کاملاً به هم وابسته نیستند .

به زمان و روش برای راحت کردن دیدگاه مدل عددی نیاز داریم .

قسمت اعظمی از این کتاب بر روی دستورالعمل عمومی چگونگی مدیریت مدل عددی متمرکز شده است .

در فصل دوم ، مدل کردن عددی چه ، چرا و چگونه ، بر روی موضوع ، قائده کلی محاسبه نشت که در تمام مدل های عددی به کار می رود بحث می شود .

به طور کلی سه جزء اصلی در تحلیل های عناصر محدود وجود دارد .

اولین بخش تجزیه : یعنی تقسیم محدوده به بخش ها ی کوچکتری که المان نامیده می شوند .

بخش دوم : مشخص کردن و دادن ویژگی های ماده .

بخش سوم : اعمال حالت های مرزی بخش های مجزایی درباره هر یک از این قطعات کلیدی تشریح شده است .

مدل سازی عددی نشت اشباع و غیر اشباع یک مشکل غیر خطی است که نیاز به تکنیک های تکراری جهت حل مساله است .

همگرایی عددی باعث ایجاد یک موضوع کلیدی می شود و همچنین شماهای تلفیقی موقتی ملزوم می باشد توسط اندازه های زمان بندی شده مربوط به سایز المان ها و ویژگی های مواد متاثر می شوند .

این ها و بررسی های عددی دیگر در فصل هفتم بررسی شده است .

فصل یازدهم و دوازدهم جهت ارائه و بحث درباره مثال ها اختصاص یافته است .

در فصل یازده تصاویر تلفیقی حاصل از حل مثال هایی که از راه حل های ژئوتکنیک بوسیله ترکیب بیش از یک نوع آنالیز بدست آمده آورده شده اند .

در فصل دوازده مثال های تصویری مشخص می کنند که چگونه یک سری از مشکلات ژئوتکنیک می تواند حل شود .

در فصل سیزدهم : به موضوعات نظری که متناسب با راه حل های المان های محدود و نمودارهای مختلف بخش برای خاک های اشباع و غیر اشباع می پردازد .

توضیحات عددی المان های محدود درباره توابع درونیابی و المان های نا محدود در زمینه آن تحت عنوان توابع درونی گنجانده شده اند .

فصل دهم : نکته ها و شیوه های مدلسازی باید مورد مشورت قرار گرفته تا تکنیک های ساده ای جهت بهبود متد طراحی عمومی تان مورد استفاده قرار گیرد .

شما همچنین می توانید مسائل ریزتر را بدست آورید و نیز درک عمیق تری از متد های المان های محدود از کنگره های SEEP/W و نتایج داده ها بدست آورید .

به طور کلی این یک کتاب دستورالعمل چگونه به کار بردن نیست بلکه درباره چگونگی مدل سازی می باشد.

همچنین توصیف می کند که چگونه یک مهندس از ماشین های قدرتمند نظیر SEEP/W برای حل مسائل نشت استفاده می کند .

توضیحات چگونگی به کار گیری دستورات مختلف برنامه و دستورات مختلف برنامه و خصوصیات برجسته SEEP/W در Help Online داخل نرم افزار داده شده است.

مدل کردن : چگونه ، چرا و چطور قدرت بی سابقه محاسبه در نرم افزارهای پیشرفته مهندسی ودر آنالیزهای علمی حال حاضر نتایجی داشته است.

آمادگی توانایی و استفاده آسان از این محصولات ، استفاده قدرتمند فنی از آنالیز المان های محدود در مسائل مهندسی را ممکن می سازد .

این روش های آنالیز می توانند وسایل تحقیق و وسایل کاربردی را متحول کنند .

ای می تواند برای ایجاد راه جدیدی در مدلینگ راهگشا باشد .

نرم افزارهایی از قبیل SEEP/W نمی توانند راهنمایی اساسی برای رسیدن به نتایج خوب باشند تا وقتی که این نرم افزارها به عنوان یک ماشین حساب خیلی قدرتمند نتایج اصلی و مفید که وابسته به اطلاعات وارد شده توسط کاربر هستند را به ما می دهند .

فهم کاربر از اطلاعات وارد شده و توانایی او برای تفسیر نتایج یک ابزار قوی می باشد .

به طور خلاصه نرم افزار نمی تواند مدلینگ کند تا وقتی که کاربر نتواند مدلینگ کند .

نرم افزار فقط می تواند توانایی محاسبات پیچیده ای که از توانایی بشر خارج است را فراهم کند .

به عبارت دیگر ، در عصر حاضر برگه های محاسبات نرم افزار ها می تواند خیلی مفید واقع شود ولی بدست آوردن نتایج خوب از این برگه های محاسبه به کاربر بستگی دارد .

این توانایی کاربر برای هدایت انجام محاسبات می تواند یک ابزار قوی باشد .

برگه های محاسبه می توانند همگی به صورت معادلات ریاضی باشند اما توانایی کاربر هست که میتواند محاسبات پیشرفته را برای رسیدن به جزئیات اصلی فراهم کند .

این درست است که محاسبات المان های نامحدود توسط نرم افزارهایی مثل SEEP/W صورت می گیرد ولی مدل کردن عددی یک مهارت است که با سعی و کوشش و گذشت زمان و تجربه بدست می آید .

صرفاً تلاش این نرم افزار نمی تواند فوراً نتایجی همانند نتایج یک انسان متبحر در مدلینگ را بدست آورد.

زمان و تمرین ، نیازمند فهم مسائل تکنیکی وآموزشی برای تفسیر نتایج هستند .

مدلینگ عددی شاخه ای از شیوه نسبتاً جدید در مهندسی ژئوتکنیک است بنابراین کمبودهایی درباره چگونگی مدل کردن مدل های عددی وجود دارد .

باید نحوه مدل کردنی پیشنهاد کرد که بتوان از آن انتظاراتی داشت .

یک فهم خوب از مسائل اساسی ، مقدمه ای برای تاثیر گذاری بر مدیریت مدل کردن می باشد .

سوال های اساسی از قبیل اینکه ، ماهیت اصلی آنالیز ها چیست ؟

، چرا باید سوالات اساسی مهندسی پاسخ داده شود ؟

و چرا باید نتایج قابل پیش بینی باشند ؟

این مسائل باید قبل از شروع به استفاده از نرم افزار مشخص شوند .

استفاده از نرم افزار فقط قسمتی از مدلینگ می باشد .

جمع بندی اطلاعات یک مسئله مهم برای کلیک کردن روی دکمه های نرم افزار یا به عبارتی شروع کار با نرم افزار می باشد .

این قسمت درباره چه ، چرا و چگونگی اجرای مدلینگ عددی و دستورالعمل های موجود در فرآیندها باید توسط تمرین مدل کردن عددی خوب دنبال شود .

مدل کردن عددی چیست ؟

یک مدل عددی ، یک شبیه سازی ریاضی از فرآیند فیزیکی واقعی است .

SEEP/W یک مدل عددی است که می تواند شبیه سازی ریاضی را بر روی فرآیند های فیزیکی واقعی از جریان آب بین ذرات متوسط انجام دهد .

مدل کردن عددی به طور کلی وابسته به ریاضیات است و در این قسمت از نظر مقیاسی تفاوت زیادی بین مدل کردن فیزیکی در آزمایشگاه و مدل واقعی وجود دارد .

Rolun در سال 1985 یک مدل با مقیاس متناسب از خاکی شیب دار ساخت که نفوذ پذیری لایه های آن از خاک بدون شیب کمتر بود .

در میان خاک در دو طرف دیوارها وسایلی گذاشته شد تا فشار آب حفره ای در نقاط مختلف اندازه گیری شود .

نتایج آزمایشات او در شکل 2-1نشان داده شده است .

مدل آزمایشگاهی Rolun بوسیله SEEP/W آزمایش شد که نتایج آن در شکل 2-2 نشان داده شده است که تقریباً با مشخصات آزمایشگاه اصلی مطابقت داشت .

نقاط روی خطوط هم پتانسیل در مکان های مختلف ، اختلاف های نا چیزی با هم دارند اما بر روی تراز آب همه نقاط یکسان هستند .

در هر دو حالت دو راه برای نشت آب بر روی سطوح شیب دار وجود دارد هر کدام که مهمتر باشد نشان داده می شود .

(دیتایل های جزئیات محاسبات SEEP/W در این مورد در بخش دوازده مورد بحث قرار می گیرد .

در حقیقت ریاضیات می تواند برای شبیه سازی واقعی عملیات فیزیکی که یکی از عجایب جهان است مورد استفاده قرار گیرد .

شاید عملیات فیزیکی از قوانین ریاضی پیروی کند یا اینکه ریاضیات بتواند اعمال فیزیکی را تشریح کند .

آشکار است که ما نمی توانیم تشخیص دهیم که کدامیک اول آمده است البته ای اشکال زیادی نیست .

بی توجه به اینکه چطور روابط گسترش پیدا کرده اند .در حقیقت ما می توانیم از ریاضیات برای شبیه سازی عملیات فیزیکی برای پیشرفت در فهم عمیق علمی استفاده کنیم .

این موضوع ممکن است برای فهم مسایل ناشناخته قبلی کمک کند .

مدل سازی عددی خیلی پیشرفته تر از مدل سازی فیزیکی است .

برخی از این مشاهدات عبارتند از : مدل های عددی می توانند نسبتاً سریعتر از مدل های فیزیکی ایجاد شوند .

ساخت مدل های فیزیکی ممکن است ماهها به طول انجامد در حالی که مدل سازی عددی می تواند در چند دقیقه ، چند ساعت یا چند روز ساخته شود.

یک مدل فیزیکی معمولاً یک وضعیت کوچک شده از مدل واقعی را نشان می دهد .

یک مدل سازی عددی می تواند برای بررسی تنوع زیادی از خلاصه سازی ها ی مختلف استفاده شود.

مدل های عددی محاسبات سختی برای محاسبه گرانش ندارند .

نیروی گرانش نمی تواند به ابعاد مدل آزمایشگاهی کوچک شود .

اغلب برای غلبه بر این محدودیت به یک دستگاه گریز از مرکز نیاز داریم .

به وسیله مدلینگ عددی خطر فیزیکی زیادی برای نیروی انسانی وجود ندارد .

مدل سازی عددی گاهی وابسته به ایمنی زیاد تجهیزات و نیروی انسانی می باشد.

مدلسازی عددی اطلاعات و نتایج هر محلی را با مقطع عرضی فراهم می کند در صورتی که مدلسازی فیزیکی فقط یکسری آثار بصری و اطلاعات نقاط منفصل را به ما می دهد .

مدلسازی عددی می تواند وضعیت های مرزی مختلف و وسیعی را اصلاح بسازد در حالیکه مدلسازی فیزیکی معمولاٌ انواع وضعیت های مرزی ممکن را محدود می سازد .

این اشتباه است که فکر کنیم مدلهای عددی محدودیت ندارد ، با پیوستن جریان تراوش طبیعی می تواند باعث تغییرات دما ، تغییرات حجمی و شاید هم باعث تغییرات شیمیایی گردد .

قرار گرفتن همه ی این فرآیند ها در یک فرمول سازی یکسان و مشابه امکان پذیر نیست همانطور که مفاهیم ساده ریاضیات ، بسیار پیچیده می باشند .

به علاوه این ممکن نیست یک نسبت متکله را با توجه به پیچیدگی اش به صورت ریاضی شرح دهیم .بعضی از این مشکلات توسط قدرت داده پردازی کامپیوترهای بزرگتر و سریعتر ، برطرف خواهد شد .

فهمیدن این موضوع بسیار اهمیت دارد که محصولات مدلسازی عددی مانند SEEP/W دارای محدودیت هایی خواهند بود که قابلیت معمول سخت افزاری مربوط می گردد و یا لازمه فومول سازی نرم افزاری می باشد پس از آن برای در نظر داشتن وضعیت خاص ، گسترش پیدا کرده .

SEEP/W فقط برای جریانی که به قانون Darcy مربوط می شود تنظیم شده و به صورت فرمول درآمده در نزدیک سطح زمین رطوبت می تواند به صورت بخار از زمین جدا شود این ترکیبات شامل فرمولسازی SEEP/W نمی شود ، این در محصول دیگری به نام VADOSE/W است .

بنابراین SEEP/W وقتی برای سیستم خروجی رطوبت در سطح زمین بکار می رود ، دارای محدودیتهایی می باشد .

یک مدل فیزیکی واقعی این نوع محدودیت را ندارد .

نکته مهم که باید یادآوری شود این است که فرمولسازی ریاضی در نرم افزار مانند SEEP/W انجام می گیرد از یک وسیله شبیه سازی جریان فیزیکی واقعی قدرتمند و چند منظوره نتیجه می شود .

2.3 – مدلسازی در مهندسی زمین نقش و اهمیت تحلیل و مدلسازی عددی در مهندسی زمین به طور روشن توسط پرفسور جان برلند در دانشگاه امپراتوری شهر لندن (انگلستان) شرح داده شد .

در سال 1987 پرفسور برلند چیزی را که به عنوان سخنرانی Nash شناخته ارائه کرد .

موضوع سخنرانی این بود (( تدریس مکانیک خاک از دید شخصی )) در یک کنفرانس او معتقد بود که مهندسی ژئوتکنیک از سه جزء بنیادی تشکیل شده مقطع عرضی یا نیمرخ زمین ، وضعیت خاک و مدلسازی .

ا.

این اجزا را به صورت رئوس یک مثلث نشان داد که در شکل 2-3 نشان داده شده است که این به عنوان مثلث برلند شناخته شد .

(برلند 1987-96 ) مثلث مکانیک خاک بخش وضعیت خاک شامل تستهای آزمایشگاهی ،تست های insitu و اندازه گیری های صحرایی می باشد .

بخش نیم رخ زمین (مقطع عرضی) به طور اساسی شامل مکان ویژه ای می باشد : توصیف و معرفی وضعیت مکانی .

مدلسازی ممکن است مفهوم تجربی و یا فیزیکی باشد .

مهمترین مسئله این است که در نظریه برلن هر سه جزء باید با یکدیگر توسط تجربه و سابقه ارتباط محکمی داشته باشند .

این جزء داخلی مثلث است .

مفهوم مثلث برلند از وقتی که برای اولین بار ارائه شد بسیار مورد بحث قرار گرفته و توسط دیگران مورد استفاده قرار گرفتند .

مقاله ای با این موضوع در یک انتشار از مهندسی زمین ارائه شده است (Anon 1999 ) .

همچنین مورجسترن (2000) در مورد این موضوع در مقاله ای با عنوان (زمین مشترک ) در کنفرانس Geo Eng 2000 در ملبورن استرالیا بحث نموده ، با تمام این حرفها مثلث کمی بزرگتر شده و بر اهمیتش افزوده شده است .

همانطور که در نمودار شکل 4-2 نشان داده شده است .

یک نکته مهم قابل توجه اضافه شده به مثلث این است که ، تمام فلشهای ارتباطی بین اجزاء همانطور که مشاهده می شود به صورت مستقیم است .

این موضوع ساده این حقیقت را روشن می سازد که هر بخش بطور جداگانه است اما با این وجود به سایر اجزاء مثلث مربوط می شود .

مثلث برلند به وضوح اهمیت مدلسازی را در مهندسی ژئوتکنیک نشان می دهد .

مشخص نمودن وضعیت های زمین و سنجش و اندازه گیری رفتار آن کافی نیست و لازم است بررسی هایی در مورد اطلاعات زمین و خواص خاک به منظور تکمیل مثلث صورت بگیرد .

همانطور که برلند اشاره می کند مدلسازی می تواند به صورت مفهومی ، تجربه ای یا فیزیکی باشد .هرچند اکنون با قدرت رایانه ای و نرم افزارهای در دسترس اغلب مدلسازی ها به صورت عددی انجام می گیرد .

با قبول اینکه مدلسازی اصولاٌ اشاره دارد به مدلسازی عددی ، مثلث برلند اهمیتی را که مدلسازی عددی در مهندسی ژئوتکنیک دارد نشان می دهد .

زمین شناسی پیدایش شکل 4-2 مثلث ترقی یافته ی برلند ( بعد از 1999-Anon ) .

اندازه گیری و تعیین شرایط محل معمولاٌ وقت گیر و گران است .

همچنین این در مورد مدلسازی هم صحیح است ، اگر به درستی انجام گیرد .

یک فرض متداول این است که جزء مدلسازی عددی یک جزء کوچک است که باید در انتهای پروژه انجام شود که می تواند به آسانی و با سرعت صورت بگیرد .

این موضوع تا اندازه ای اشتباه است .

مدلسازی عددی خوب چنانکه در بخشهای بعدی با جزئیات بیشتری خواهیم دید ، زمان می برد و برنامه ریزی دقیق نیاز دارد که این موضوع به برنامه ریزی به منظور مجموع سنجش زمین و مشخص نمودن وضعیت مکانی مورد نظر نیاز دارد .

با توجه به اهمیت مدلسازی ای که مثلث برلند برای مهندسی ژئوتکنیک پیشنهاد کرده است عاقلانه است که ما مدلسازی را به طور دقیق و با فهم کامل از فرآیند مدلسازی انجام دهیم .

که این مسئله به ویژه در مورد مدلسازی عددی صدق می کند .

هدف این کتاب کمک به بخش مخصوص مهندسی ژئوتکنیک است .

4-2 چرا طراحی؟

جواب به این سوال کاملا واضح است هدف تجربه و بررسی مشکل است.

بعد از تفکر زیاد، جواب مورد نظر بسیار پیچیده شد.

بدون درک روشنی از علت طراحی و یا مشخص نمودن اینکه هدف از طراحی چیست، مدل و طراحی عددی ممکن است به بی نتیجه ماندن آزمایشات و نتایج منتهی گردد.

طبق آنچه که در فصل بعدی با جزئیات بیشتر خواهیم دید این که ابتدا طرح را راه اندازی کنیم ، راه حلهای مورد نظر را برآورد کرده و سپس تصمیم بگیریم که علت ودلیل این فرایند چیست، کاملا اشتباه است.

این موضوع بسیار مهم است که در ابتدای کار دلایل انجام طراحی را مشخص کنیم و اینکه هدف اصلی و سوالاتی که باید به آنها پاسخ داده شود را بدانیم.

نکات زیر تعدادی از دلایل اصلی مدلسازی و طراحی هستند که از دورنمایی در سطح بالا و وسیع بدست آمده اند انجام طراحی به منظور فراهم نمودن اسناد و مدارک کمی و سنجش متناوب تعیین تاثیر پارامترها و بالاخره فهم و بررسی فرایندها و مراحل فرضیه ها می باشد.

اکثر مهندسینی که اقدام به انجام طراحی و مدلسازی می کنند ، تصمیم به فراهم نمودن اسناد و مدارک دارند.

آنها سعی دارند برای مثال که مقدار تراوش طبیعی یا زمان مورد نیاز برای پرکردن آب انبار در دفعه اول تا برقراری یک وضعیت ثابت تراوش در جداره خاک ریز را پیشگویی کنند.

خواسته آنها بیان نمودن اطلاعات در مورد عملکردها و رتفارهای آینده می باشد.

فراهم نمودن مدارک کمیتی یک دلیل معقول و پذیرفتنی برای انجام طراحی است.

متاسفانه این موضوع سخت ترین بخش طراحی می باشد چون معیارهای کمیتی معمولا به طور مستقیم به خواص مواد بستگی دارند.

برای مثال مقدار تراوش طبیعی در بخش بزرگ، توسط قابلیت hydraulic انتقال آب کنترل می شود، در نتیجه قابلیت انتقال hydraulic آب توسط درجه بزرگی و حجم آن تخمین مقدار تراوش طبیعی آب را معمولا تغییر میدهد.

دقت و درستی پیشگویی کمی به طور مستقیم به دقت قابلیت انتقال hydraulic آب بستگی دارد .متاسفانه برای مقطع عرضی ناهماهنگ و نامتجانس ، اطمینان کافی برای اینکه چگونه قابلیت انتقال صحیح آب می تواند به درستی انجام بگیرد وجود ندارد.

در بعضی موارد، تعریف قابلیت انتقال hy آب مطابق مقدار حجم آن به نظر می رسد که منطقی باشد.

در صد اطمینانی که در تعریف قابلیت انتقال hy آب می تواند داشته باشید به عوامل متعددی بستگی دارد اما مشکل اصلی این عامل خاک است.

انجام طراحی به منظور فراهم نمودن مدارک کمی می باشد.

Carlor و همکارانش 2000 ، نتایج رقابتی فرایند انتقال را که توسط جامعه مهندسان آلمانی در ژئوتکنیک صورت گرفته را بیان نمودند و بسته های اطلاعاتی را برای بررسی و مشورت بین مهندسین و گروههای تحقیقاتی داشنگاهها، پخش کردند و از شرکت کننده ها خواسته شد که پیش بینی خمیدگی جانبی دیوار شمعی گودال عمیق Barhin را انجام دهند.

در طی این عملیات، خمیدگی طبیعی توسط دستگاه شیب سنج اندازه گیری شد و سپس پیشگویی ها با اندازه گیریهای واقعی مقایسه شدند.

خط کشیده در سمت راست اندازه یگری غیر منطقی شیب سنج را برای هر یک از حرکت های پایه ای ممکن نشان می دهد.

که مرکز شیب سنج بر اساس پایه دیوار حرکت می کند.

با فرض اینکه مرکز شیب سنج در حدود mm10 حرکت می کند به خط تیره یکنواخت تغییر می کندو با یک نگاه اجمالی می توان سریعا نتیجه گرفت که همخوانی و تشابه بین حدسیات و حرکات جانبی واقعی بسیار ضعیف است.

این آزمایش به نظر می رسد که نمونه ای از ناتوانی ما را در پیشگویی دقیق کمی نشان می دهد.

مهمترین مسئله ای که باید مورد توجه قرار بگیرد، ارائه مواردی است که توسط تعدادی از نتایج پیشگویی شده صورت گرفته.

که تعدادی از آنها، شکل منحرف شده را بیشتر از اندازه گیری واقعی پیشگویی می کنند.

در نتیجه می توان ثابت کرد که توانایی ما در پیشگویی دقیق بسیار کم است و همچنین میتوانیم ثابت کنیم که پیشگویی ها به طورموثر ، تاثیر گذارند.

طراحی باعث درک صحیح حرکات و رفتار دیوار می گردد که به اندازه کافی برای انجام طراحی مفید و موثر است و می تواند بزرگترین ایده طراحی آماری باشد .گاهی اوقات این مسئله که طراحی آماری برای تعیین خواص مواد، مفید نست فایده ای ندارد مورد قبول نیست و رد می شود.

به هر حال دلایل دیگری برای انجام طراحی آماری وجود دارد و اگر سایر اهداف طراحی آماری در ابتدا تعیین گردد، پیش بینی های کمی معمولا بسیار با ارزش و با معنی خواهند بود.

بعد از اینکه فرایندهای فیزیکی و مکانیسم ها کاملا درک شدند، پیش بینی های کمی با اطمینان بالایی صورت می گیرند و مانند آنچه که قبلا تصور می شد بی فایده و بی تاثیر نخواند بود.

مقایسه های متناوب: طراحی آماری برای مقایسه ها وسنجش های متناوب مفید می باشد نگهداشتن هر عاملی به طور یکسان و یکنواخت و تغییر تنها یک عامل این طراحی را به عنوان یک وسیله قدرتمند برای ارزیابی اهمیت عوامل خاص و ویژه ، معرفی می کند.

برای طراحی های متناوب و همچین مطالعات حساسیت های انتقالی، فقط تعیین دقیق خواص مواد کافی نیست و تجهیزات بین آنچه که تظاهر می یابد ( مشاهدات) نیزاهمیت دارد وتاثیر گذار است.

به نمونه ای از دیوار آب بند (cut off) در پائین یک ساختار دقت کنید با استفادهاز SEEP/W ، آزمایش سودمندی بدست آمده از تغییر طول بخش بریده شده، بسیار آسان است با توجه به دو نمونه ای که دارای عمق برش متفاوتی بودند، فشارهای پیشرونده متفاوت در قسمت زیرین ساختار، مورد ارزیابی قرار گرفت.

فشار کاهنده و فشار پیشرونده در طول پایه ها در شکل 7-2 در نمودار سمت چپ نشان داده شده.

محاسبات دقیق معیارها جزء هدف این بحث نمی باشند و این موضوع مثالی است برای اینکه چگونه مدلهایی مثل SEEP/W برای مقایسه صورت بگیرند همانطور که در این نمونه فشار انتشار یافته تحت تاثیر فرایند انتقال فرضی نخواهد بود و هیچ ارزشی در تعیین دقیق فرایند انتقال در مقایسه با فشار پایه ای انتشار یافته وجود نخواهد داشت.

همچنین می توان به تغییر در کمیت جریان هم توجه کند مقدار جریان خالص ممکن است کاملا صحیح نباشد اما تغییرات به وجود آمده از عمق های متفاوت مقطع بریده شده، با ارزش خواهد بود.

کل جریان بدست آمده برای برش foot10 به صورت f3/s 103×26/6 و برای مقطع foot20 به صورت 10-3 × 30/5 f3/s می باشد که فقط 15 درصد اختلاف وجود دارد.

مهمترین فاکتورهای موثر در وضعیت و رفتار پوشش کدام هستند؟

آیا این عوامل فرایند ته نشینی ، سرعت باد، پرتوهای خورشیدی ،نوع گیاه، عمق ریشه یا نوع خاک می باشند؟

انتشار مجموعه هایی از نمودهای VADOSE/W و نگهداری همه متغیرها به صورت پایدار به جزء یکی از آنها شناسایی و تعیین فاکتورهای موثر را امکان پذیر می سازد.

نتایج را می توان به صورت طرح taraado همانطور که در شکل 8-2 نشان داده شده بیان نمود.

بعد از اینکه نتایج کلیدی شناسایی شدند، طراحی های بیشتر به منظور پیش برد طرح و بهتر کردن آن را می توان بر پایه نتیجه اصلی مترمکز نمود.

برای مثال اگر رشد گیاهان نتیجه اصلی باشد.

تلاشها را می توان بر روی این موضوع که برای رشد و پرورش گیاه چه چیزی لازم است و چه کاری باید انجام داد متمرکز نمود.

بررسی و فهم مراحل فیزیکی – پرورش فرضیه ها: یکی از ابعاد و جنبه های قوی طراحی آماری این است که می تواند به فهم مراحل فیزیکی که منجر به پرورش ما می گردد، کمک کند.

همچنین یک طرح آماری، می تواند افکار و فرضیه های ما را تائید کند و یا به اصطلاح آنها در صورت نیاز کمک کند.

برای نشان دادن این بعد طراحی آماری، به نمونه ای از سیستم پوششی چند لایه ای زمین توجه کنید مطابق دو نمونه امکان پذیر که در شکل 9-2 نشان داده شده.

هدف این پوشش کاهش نفوذ تدریجی مواد زائد به طوراساسی می باشد.هدف ما استفاده از لایه های پوششی زمین به منظور شیار دار کردن هر شیب نفوذی تدریجی توسط یک سیستم جمع کننده می باشد و روال به وجود آمده این است که آیا خاک زیر ودانه درشت باید در روی خاک مناسب قرار بگیرد ویا خاک مطلوب و مناسب روی خاک نامناسب و زبر قرار بگیرد؟

و به نظر می رسد که ماده زبر ودرشت ( خاک دانه درشت) باید در بالا قرار گیرد، که این ترکیب دارای قابلیت انتقال بالایی است.

طراحی چنین وضعیتی به همراه SEEP/W که از جریان ناخالص استفاده می کند می تواند به این روال پاسخ دهد و مورد تائید قرار بگیرد البته اگر فرضیات نادرست باشد.

برای یک جریان غیر اشباع لازم است که عملکرد فرایند انتقال hyclyaulic آب توضیح داده شود.

عملکردی که بیان می کند چگونه قابلیت انتقال hy آب با تغییرات کششی ، تغییر می کند( فشار منفی متنقذ آب = کششی ای saction) فصل 4، خواص مواد، در مورد جزئیات عملکرد طبیعی قابلیت انتقال h آب بحث می کند ( نفوذ پذیری ).

برای این مثال ، عملکرد نسبی فرایند انتقال نمونه هایی که در شکل 10-2 موجودند، کافی است در کششهای پائین ( مثل حالت اشباع)، مواد درشت قابلیت انتقال hydraulic بیشتری دارند نسبت به مواد صاف که موضوع غیر استدلالی است.

در کششهای بالا، مواددرشت، قابلیت انتقال پائین تری دارند.

برای توضیح بیشتر این پیوستگی ها به فصل 4 خواص مواد مراجعه کنید.

برای این مورد، بپذیرید که در کششهای بالا مواد درشت نسبت به مواد صاف و مطلوب ، قابلیت انتقال کمتری دارند.

پس از بررسی های مختلف و آزمایش سرعتهای متفاوت تراوش یک سطح، معلوم شد که وضعیت و رفتار سیستم پوششی به صرعت تراوش تدریجی بستگی دارد .

تحت نفوذ تدریجی آهسته ، اثر قرار دادن ماده صاف و مطلوب در روی ماده درشت و زبر منجر به تراوش آهسته و جانبی در میان لایه صاف می گردد همانطور که در شکل 11-2 نشان داده شده اگر سرعت ته نشین شدگی نسبتا شدید شود فرایند تراوش (نفوذ تدریجی ) در میان مواد صاف نفوذ می کند به طور جانبی به لایه زیرین مواد درشت می رود همانطور که در شکل 12-2 نشان داده شده طرح قاررگیری خاک مناسب و صاف در بالای خاک درشت ممکن است کارآمد باشد اما فقط در محیطهای خشک صورت پذیر است.

بنابراین مهمترین راه حل برای مکانهای خشک و لم یزرع این است که خاک صاف و مطلوب در بالای خاک درشت قرار گیرد .

که این موضوع برخلاف چیزی است که در ابتدا انتظار داشتیم اولین عکس العمل ممکن است این باشد که قسمتی از نرم افزرا درست کار نمی کند اما ممکن است درک ما از فرایندها و یا فرضیه های کمی اشتباه باشد.

آزمایش دقیق علمکرد قابلیت انتقال توضیحات منطقی دقیقی را بیان می کند که نرم افزار درست کار می کند و پاسخهای صحیحی را که توسط پارامترهای داخلی ایجاد می شود را حمایت می کند.

به عملکرد این مسئله در شکل 13-2 توجه کنید وقتی سرعت تراوش تدریجی بالاست.

فشار منفی آب یا فرایندکشش کم خواهد بود و طبق نتیجه بدست آمده فرایند قابلیت انتقال در موارد درشت و زبر نسبت به مواد صاف بالاتر خواهد بود اگر سرعت تراوش تدریجی کم شد، کشش ( فشار منفی اب) افزایش خواهد یافت ( فشار آب بسیار منفی می شود) و قابلیت انتقال جریان ناخالص مواد صاف و نرم نسبت به مواد درشت بیشتر خواهد بود در نتیجه در سرعتهای پائین تراوش تدریجی آب راحتر می تواند در میان لایه بالایی خاک که از مواد نرم تشکیل یافته جریان یابد ( نسبت به لایه ناهموار خاک).