اعتبار،چابکی،پاسخگویی

ارزیابی عددی استفاده از ژئوفوم EPS برای کاهش فشار جانبی خاک و جابجایی در دیوارهای حائل

10.22034/cpj.2026.598896.1470

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 بهمن 1405

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه بجنورد، ایران

2 Department of Civil Engineering, University of Bojnord

چکیده
مطالعه حاضر به صورت عددی به بررسی اثربخشی ژئوفوم‌های پلی‌استایرن منبسط‌شده (EPS) در کاهش فشار جانبی زمین و جابجایی دیوار تحت شرایط استاتیک زهکشی‌شده و زهکشی‌نشده می‌پردازد. یک مدل المان محدود دوبعدی در نرم‌افزار PLAXIS 2D برای یک دیوار حائل بتنی به ارتفاع 5 متر که توسط پروفیل‌های خاک لایه‌ای شامل رس نرم (CL)، لای نرم (ML) و ماسه لای‌دار سست (SM) پشتیبانی می‌شود، توسعه داده شد. سه وزن واحد EPS (0.22، 0.29 و 0.39 کیلونیوتن بر متر مکعب) و چهار ضخامت لایه‌بندی (0.5، 1.0، 1.5 و 2.0 متر) بررسی شد. رفتار خاک با استفاده از مدل موهر-کولمب نشان داده شد، در حالی که دیوار و EPS به عنوان مواد الاستیک خطی با عناصر رابط برای اندرکنش خاک-سازه مدل‌سازی شدند. نتایج عددی با یک مرجع تحلیلی فشار زمین در حالت سکون به عنوان یک بررسی سازگاری مقایسه شدند. در محدوده مورد بررسی، EPS-22 (وزن واحد 0.22 کیلونیوتن بر متر مکعب) با ضخامت 1.0 متر به عنوان یک پیکربندی مرجع عملی انتخاب شد که فشار جانبی زمین و حداکثر جابجایی دیوار را به ترتیب تقریباً 79٪ و 22٪ برای پروفیل خاک رس-ماسه مرجع کاهش داد. عملکرد ژئوفوم به شدت تحت تأثیر نوع خاک، لایه بندی، ارتفاع دیوار و شرایط زهکشی قرار داشت. در شرایط زهکشی نشده، کاهش فشار جانبی زمین تقریباً 22 تا 28 درصد بود، در حالی که در شرایط زهکشی شده 50 تا 80 درصد بود. نتایج نشان می‌دهد که ژئوفوم EPS می‌تواند به عنوان یک جزء سبک و تراکم‌پذیر مؤثر برای کاهش بارهای جانبی استاتیکی بر روی سازه‌های نگهدارنده استفاده شود. درجه و ضخامت EPS متناسب با شرایط محل و ملاحظات طراحی انتخاب خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Evaluation of EPS Geofoam Inclusion for Lateral Earth Pressure and Displacement Reduction in Retaining Walls

نویسندگان English

Mahla Faqihi Movahed 1
Bahram Tanegonbadi 2
1 M.Sc. Graduate in Civil Engineering, University of Bojnord, Iran
2 Department of Civil Engineering, University of Bojnord
چکیده English

The present study numerically investigates the effectiveness of expanded polystyrene (EPS) geofoam inclusions for reducing lateral earth pressure and wall displacement under static drained and undrained conditions. A two-dimensional finite-element model was developed in PLAXIS 2D for a 5 m-high concrete retaining wall supported by layered soil profiles comprising soft clay (CL), soft silt (ML), and loose silty sand (SM). Three EPS unit weights (0.22, 0.29, and 0.39 kN/m³) and four inclusion thicknesses (0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 m) were investigated. Soil behavior was represented using the Mohr–Coulomb model, while the wall and EPS were modeled as linear-elastic materials with interface elements for soil–structure interaction. The numerical results were compared with an analytical at-rest earth-pressure reference as a consistency check.
Within the investigated range, EPS-22 (unit weight 0.22 kN/m³) with a thickness of 1.0 m was adopted as a practical reference configuration, reducing lateral earth pressure and maximum wall displacement by approximately 79% and 22%, respectively, for the reference clay–sand profile. Geofoam performance was strongly influenced by soil type, stratification, wall height, and drainage condition. Under undrained conditions, lateral earth-pressure reductions were approximately 22–28%, compared with 50–80% under drained conditions. The results indicate that EPS geofoam can be used as an effective lightweight, compressible inclusion to mitigate static lateral loads on retaining structures. EPS grade and thickness will be selected as appropriate for site conditions and design considerations.

کلیدواژه‌ها English

  • Geofoam, Lateral earth pressure, Retaining wall, Finite-element analysis, Soil&ndash
  • structure interaction, PLAXIS
  • تاریخ دریافت 02 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 07 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 09 شهریور 1405
  • تاریخ اولین انتشار 09 شهریور 1405
  • تاریخ انتشار 01 بهمن 1405