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 استفاده 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 استفاده 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- ریسک 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
چکیده:
پروژه‌های گودبرداری در مناطق شهری همیشه در معرض خطر هستند. از اینرو در طراحی سازه نگهبان باید حاشیه ایمنی مناسب در نظر گرفته شود. روش‌های سنتی ارزیابی پایداری شیب که معمولا بر پایه قضاوت‌های تجربی مانند مفهوم ضریب اطمینان و روش تعادل حدی استوار است عدم قطعیت‌ها را در نظر نمی‌گیرند. تلاش‌ها برای کمی کردن عدم قطعیت‌ها و ریسک‌های موجود، موجب پیدایش رویکردهای مبتنی بر ریسک گردید. تحلیل قابلیت اطمینان و تحلیل ریسک روش‌های توسعه یافته‌ای برای غلبه بر این مشکل می‌باشند. در این روش، ضریب اطمینان بر اساس پارامترهای عدم قطعیت و سطح ریسک قابل قبول تعیین می شود. این روش را می توان برای ارزیابی ریسک و اقدامات لازم برای کنترل خطرات استفاده نمود. با استفاده از این روش‌ها می توان ریسک را ارزیابی کرده و اقدامات لازم را جهت کنترل ریسک انجام داد. روش 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 استفاده از روش احتمالاتی شبیه‌سازی مونت‌کارلو مورد بررسی قرار گرفته و شاخص قابلیت اعتماد و احتمال خرابی نیز محاسبه شده است.
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 رخ دادن حوادثی از این دست، اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. تحلیل سازه‌های ژئوتکنیکی مبتنی بر ارزیابی ریسک[5]، موضوعی است که اخیراً مورد توجه محققین قرار گرفته است. دلیل این رویکرد نیز وجود پارامترهای غیر قطعی یا همان عدم قطعیت‌ها در مسائل ژئوتکنیکی می‌باشد. چون وجود عدم قطعیت‌ها طراحی‌های غیر مطمئن را منجر می‌گردد. از این‌رو باید میزان نامطمئن بودن طراحی و ریسک‌های ناشی از این طراحی ارزیابی شوند تا با مدیریت ریسک[6]‌ها میزان خسارات را کاهش داد. مدیریت ریسک عبارت است از کاربرد سیستماتیک رویه ها، شیوه ها و سیاست های مدیریتی، برای شناسایی، آنالیز، ارزیابی، کاهش و نظارت بر ریسک. کاهش ریسک نیز استفاده از روش های مناسب و اصول مدیریت برای کاهش احتمال وقوع یک رخداد و یا عواقب نامطلوب آن، و یا هر دو می باشد. تخمین ریسک و مقایسه آن با معیارهای پذیرش (کمی و یا کیفی ) بخشی جدایی ناپذیر مدیریت ریسک است.
2-1- بیان موضوع تحقیق
محققین همواره در پی کمی کردن پدیده‌ها و استفاده از نظریه‌های احتمالاتی جهت مدل کردن و آنالیز آن‌ها بوده‌اند. کمی کردن پدیده‌ها و استفاده از نظریه‌های احتمالاتی در قرون 16 و 17 مورد توجه قرار گرفت. موضوع ریسک و مدیریت آن نیز چند سال پس از آن مطرح شد و به سرعت در علوم مختلف مورد توجه قرار گرفت ولی شکل امروزی آن پس از سال 1960 مطرح شد که موجب بوجود آمدن بیمه گردید. اصول ارزیابی و مدیریت ریسک کاربردی به صورت رسمی تر، برای مناطق شهری در معرض خطر زمین لغزش و کنترل شیب اطراف بزرگراه از دهه 1970 انجام شده است. در دهه 1980، و به خصوص در دهه 1990، با معرفی روش های کمی، مدیریت ریسک مسیر خطوط لوله و علی الخصوص مدیریت ریسک شیب ها توسعه یافت. محققان زیادی همچون وارنس (1984)، ویتمن (1984)، اینشتین (1988، 1997)، فل (1994)، لروی (1996)، وو و همکاران (1996)، فل و هارتفورد (1997)، ندیم و لاکاسه (1999)، هو و همکارانش. (2000) والتسد و همکارانش. (2001)، ندیم و همکاران. (2003)، ندیم و لاکاسه (2003، 2004)، هارتفورد و بیچر (2004)، و لی و جونز (2004). در این توسعه نقش داشته اند.