کاهش ارتعاشات در زمین های همگن و لایه‌لایه خشک و اشباع متخلخل با سطح آب زیرزمینی متغیر با استفاده از موانع موج

Abstract

در مقاله حاضر به بررسی کاهش ارتعاشات زمین تحت اثر بارهای دینامیکی با استفاده از موانع موج نرم و سخت پرداخته شده است. برای درنظرگرفتن شرایط واقعی، زمین علاوه بر حالت همگن به صورت لایه‌لایه نیز مدل شده است. یکی از مهم‌ترین مواردی که در ارتعاشات زمین باید لحاظ گردد اثر سطح آب زیرزمینی است. بدین منظور چند تراز مختلف برای سطح آب زیرزمینی در نظر گرفته شده است. برای مدل‌سازی پدیده انتشار امواج در خاک اشباع از تئوری پوروالاستودینامیک بیو (Biot) و مدل‌سازی پیشرفته اجزا محدود استفاده شده است. موانع موج به دو صورت ترانشه­های توخالی به‌عنوان موانع نرم و موانع بتنی به‌عنوان موانع سخت در نظر گرفته شده­اند. باتوجه‌به حالت­های بسیار متعدد، برای تعیین موقعیت و هندسه موانع نرم و سخت از الگوریتم بهینه‌سازی CMA-ES استفاده شده است. برای این منظور و به‌دست‌آوردن تابع بهینه‌سازی، مدل اجزا محدود پوروالاستودینامیک به‌عنوان تابع هدف در الگوریتم بهینه‌سازی گنجانده شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می­دهند که ترانشه­های توخالی بیشتر از موانع بتنی میزان ارتعاشات را کاهش می­دهند. علاوه ‌برآن در خاک­های همگن، موانع موج بهینه بتنی در برخی حالت­ها به صورت دال افقی قرار می­گیرند درحالی‌که در خاک­های لایه‌لایه این موانع به شکل ستونی قرار گرفته و مرز بین دولایه بالایی را قطع می­کنند.