شبیه‌سازی مونت‌کارلو یکی از ابزارهای ارزیابی احتمالاتی می باشد که بسیاری از عدم قطعیت‌ها را به منظور سنجش ایمنی پایداری ترانشه‌های گودبرداری لحاظ می کند. در تحقیق حاضر، ایمنی دیواره میخ‌کوبی شده با بهره گرفتن از روش احتمالاتی شبیه‌سازی مونت‌کارلو مورد بررسی قرار گرفته و شاخص قابلیت اعتماد و احتمال خرابی نیز محاسبه شده است.

واژه‌های کلیدی: گودبرداری، عدم‌قطعیت، ارزیابی ریسک، شبیه سازی مونت‌کارلو، میخ‌کوبی، تحلیل قابلیت اطمینان، تعادل حدی

فهرست                                                                                                                                                              صفحه

فصل اول- کلیات.. 1

1-1- مقدمه. 2

1-2- بیان موضوع تحقیق.. 3

1-3- طراحی مبتنی بر ارزیابی ریسک… 4

1-4- مقایسه روش‌های سنتی و روش‌های احتمالاتی.. 5

1-4-  هدف و دامنه تحقیق.. 5

1-5-  ساختار پایان‌ نامه. 6

فصل دوم- مروری بر ادبیات موضوعی روش های تحلیل و پایدارسازی گود. 8

2-1- مقدمه. 9

2-2- روش های متعارف گودبرداری و حائل سازی.. 10

2-3- روش های پایدارسازی گود. 11

2-3-1- عوامل موثر بر انتخاب روش های گودبرداری.. 13

2-4-علت های گسیختگی در گودبرداری های عمیق.. 14

2-5- مقایسه هزینه اجرای سیستم های مختلف پایدارسازی گود. 15

2-6- روش های آنالیز پایداری گودها 16

2-6-1- روش های سنتی و مرسوم آنالیز پایداری گودها 16

2-6-1-1- روش‌ عمومی تعادل حدی.. 17

2-6-1-2- روش فلنیوس یا معمولی. 19

2-6-1-3- روش ساده شده بیشاپ.. 19

2-6-1-4- روش ساده شده جانبو. 20

2-6-1-5- روش اسپنسر. 21

2-6-1-6- روش مورگنسترن-پرایس… 23

2-6-1-7- روش گروه مهندسین. 23

2-6-1-8- روش سارما 24

2-6-2- آنالیز پایداری گود به روش اجزا محدود. 25

2-6-3- روش های احتمالاتی آنالیز پایداری گود. 26

2-7- جمع بندی.. 27

فصل سوم- مدیریت منابع عدم قطعیت و طراحی مبتنی بر ریسک… 29

3-1- مقدمه. 30

3-2- منابع عدم قطعیت در مهندسی ژئوتکنیک… 31

3-3- برآورد میانگین و انحراف استاندارد پارامترهای ژئوتکنیکی.. 33

3-3-1- بهترین تخمین.. 34

3-3-2- عدم قطعیت.. 34

3-3-2-1- محاسبه انحراف معیار بر اساس داده های موجود 34

3-3-2-2- محاسبه انحراف معیار با بهره گرفتن از ضریب تغییرات.. 35

3-3-2-3- محاسبه انحراف معیار بر اساس قانون سه انحراف استاندارد 35

3-4- ریسک و ایمنی.. 36

3-5- روش های مبتنی بر ارزیابی ریسک… 37

3-5-1-مزایای ارزیابی ریسک… 38

3-5-2- نقش ارزیابی ریسک… 38

3-6- طراحی مبتنی بر ریسک و احتمال خرابی.. 39

3-7- محاسبه احتمال خرابی با بهره گرفتن از تحلیل قابلیت اطمینان. 43

3-7-1- روش ترکیب منحنی توزیع متغیرهای تصادفی.. 45

3-7-2- روش تخمین نقطه ای.. 45

3-7-3- روش لنگر دوم مرتبه اول. 46

3-7-4- روش گشتاور دوم مرتبه اول پیشرفته. 47

3-7-5- روش شبیه سازی مونت کارلو. 50

3-8- جمع بندی.. 54

فصل چهارم- ارزیابی پایداری گود به روش مونت کارلو. 56

4-1- مقدمه. 57

4-2- روند ارزیابی ریسک… 57

4-3- ارزیابی کمی ریسک در پایداری گود. 60

4-4- معیار پذیرش و قابل تحمل بودن ریسک… 61

4-4-1- ریسک قابل قبول. 61

4-4-2-ریسک غیر قابل قبول. 61

4-4-3- ریسك قابل تحمل. 61

4-4-4- تصمیم گیری بر مبنای ریسک… 62

4-5- مدیریت ریسک در پروژه های گودبرداری.. 64

4-5-1- روند مدیریت ریسک… 64

4-5-1-1- شناسایی خطر. 64

4-5-1-2- ارزیابی ریسک.. 65

4-5-1-3- کنترل ریسک.. 65

4-6- ارزیابی پایداری گود به روش شبیه سازی مونت کارلو. 66

4-7- حل یک مثال نمونه. 68

4-7-1- مشخصات آماری و مشخصات میخ ها 69

4-7-2- تعداد تکرار و احتمال خرابی در روش مونت کارلو. 72

4-8- آنالیز حساسیت.. 77

4-9- آنالیز پارامتری.. 81

4-10- نتیجه گیری.. 84

فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات.. 85

5-1- مقدمه. 86

5-2- نتایج.. 87

5-3- پیشنهادات برای تحقیقات آتی.. 89

فهرست مراجع.. 91

پیوست1-آمار و احتمالات.. 96

فصل اول

کلیات

فصل اول-کلیات

1-1- مقدمه
با رشد جمعیت، نیاز به ساخت و ساز افزایش می‌یابد و این مهم، جز با گسترش زیر ساخت‌های عمرانی امکان پذیر نمی‌باشد. از طرف دیگر کمبود زمین‌های مرغوب (زمین‌هایی که خاک آن برای ساخت و ساز دارای خصوصیات مکانیکی مناسب است) در شهرهای پر جمعیت و همچنین گرانی زمین در برخی مناطق موجب شده است تا ساخت و ساز در اعماق پایین‌تر از تراز زمین گسترش یابد. در بعضی مواقع بدلیل وجود موانعی از قبیل وجود ساختمان و تاسیسات زیرزمینی در ملک‌های مجاور گودبرداری‌ها بصورت قائم صورت می‌گیرد. بدیهی است برای جلوگیری از سوانح احتمالی عملیات گودبرداری باید با پایدار‌سازی همراه باشد. در صورتی که در طراحی پایدارسازی دیواره گودبرداری ضریب اطمینان[1] مناسب لحاظ نشود می‌تواند خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری به بار آورد. اخباری که بعضاً در مورد واژگونی ساختمان‌های مجاور در حین گودبرداری منتشر می‌شود، ریسک‌پذیری و اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. از سوی دیگر عواملی که در تعیین ضریب اطمینان دخیل‌اند خود نیز دارای عدم قطعیت[2] هستند، بدین مفهوم که با تغییر هر یک از این عوامل ضریب اطمینان نیز دستخوش تغییر می‌گردد در نتیجه ریسک‌پذیری و احتمال خطر[3] نیز تغییر می‌یابد. در صورتی که در طراحی‌ها این موضوع نادیده گرفته شود می‌تواند هزینه‌های ناخواسته‌ای را تحمیل کند. باید توجه شود که ضرایب اطمینان خیلی بزرگ نیز هزینه‌های پایدارسازی را افزایش می‌دهد. لذا برآورد دقیق و آگاهانه ضریب اطمینان علاوه بر جنبه‌های ایمنی، به لحاظ اقتصادی نیز می‌تواند هزینه تمام شده این پروژه‌ها را کاهش دهد.

گودبرداری عمیق در بزرگراه نیکول[4] در سنگاپور نمونه‌ای از یک پروژه عظیم ژئوتکنیکی است که چند سال پیش منجر به یک فاجعه شد. این گودبرداری در عمق 30 متری و با 10 تا 15 متر عرض در خاک رس مارنی، با مهاربندی دیوار دیافراگم در حال اجرا بود که در بعد از ظهر 20 آوریل سال 2004، تیر بادبندی در بالای آن شکست و پیامد آن سقوط زمینی بطول 110 متر بود. که موجب ریزش بزرگراه نیکول در آن محدوده شد. همچنین جابجایی زیاد خاک موجب انفجار در لوله‌های گازرسانی و آتش‌سوزی شد. 4 نفر در این حادثه جان باختند. متاسفانه در سال‌های اخیر حوادث مشابهی در کشور عزیزمان ایران نیز اتفاق افتاده است. گسترش گودبرداری‌ها و احتمال