روش بیشاپ اصلاح شده ارائه میگردد. بررسی ها و تحقیقات نویسندگان نشان داده است که میتوان با انتخاب مناسب تر متغییر ها و تعیین صحیح پارامترهای الگوریتم به روش جامعه پرندگان برای یافتن بهینه کلی شتاب بخشید. لذت در این تحقیق متغییرهای مرکز دایره و نقاط شروع سطح لغزش بعنوان متغییر مسئله انتخاب شده است. با تحلیل و آنالیز مسئله ، پارامترهای مناسبی برای الگوریتم تعیین نموده که انتخاب این متغییرها باعث میشود دوایر لغزش اضافی که قاطع سطح شیروانی نمیباشند تولید نشوند و مانع از تکرار اضافی برنامه جهت یافتن ضریب اطمینان حداقل گردید در نتیجه به همگرایی سریعتر الگوریتم منجر میگردد.

۱-۳- فصل بندی پایان نامه

فصل اول که فصل حاضر میباشد جهت مقدمه و توضیحات مربوط به اهداف پایان نامه آورده شده است.
فصل دوم که اختصاص دارد به آشنایی مفاهیم پایه ای تحلیل شیروانی های خاکی به روش های مختلف جهت انتخاب روش مناسب برای تحلیل شیروانی های خاکی در این تحقیق.
فصل سوم مربوط به آشنایی انواع روش های بهینه یابی کلی و روش های بهینه یابی که تا کنون برای شیروانی های خاکی استفاده شده است می باشد.
فصل چهارم به تشریح کامل الگوریتم جامعه پرندگان و کاربردهای آن پرداخته است و نحوه عملکرد برنامه تهیه شده در این تحقیق، که جهت تحلیل و بهینه یابی محتمل ترین سطح لغزش شیروانی های خاکی مورد استفاده قرار میگیرد را به اختصار توضیح داده است.
فصل پنجم به آنالیز حساسیت پارامترهای الگوریتم جامعه پرندگان و تعیین متغییرهای روش بیشاپ و حل مثالهای عملی جهت اثبات دقت و اعتبار روش پیشنهادی پرداخته که نتایج ان را به صورت نمودار و جداول در انتهای هر مثال آورده شده است.
فصل ششم که فصل انتهایی میباشد به نتیجه گیری کلی حاصل از نتایج روش پیشنهادی پرداخته و در انتهای فصل پیشنهاداتی جهت تحقیق برای محققان دیگر در راستای این پایان نامه آورده است

فصل دوم

پیشینه پژوهش

۲-۱- مقدمه

یکی از مهم­ترین و در عین حال مشکل­ترین مباحث مکانیک خاک مسئله پایداری شیروانی­ها است. لغزش­های زمین در شرایط بسیار متفاوتی به وقوع می پیوندد. این لغزش­ها ممکن است شیب­های طبیعی را عارض شود یا موجب به هم خوردن پایداری شیروانی­های حاصل عمل انسان گردد. وقوع این لغزش­ها ممکن است یکباره صورت گیرد و یا چندین ماه و حتی سال­ها به طول انجامد. پایداری شیروانی­ها^[۱] همواره از موضوعات مورد علاقه در میان مهندسین ژنوتکنیک بوده است، اهمیت این موضوع وقتی بیشتر اشکار می­گردد که لغزش یک شیروانی باعث خسارات عظیم جبران ناپذیری گردد. تا به امروز روش­های زیادی برای تحلیل و آنالیز پایداری شیروانی­ها ارائه شده است از جمله این روش­ها می­توان به روش­های فلیتیوس، بیشاپ یا تایلور و …. اشاره نمود که تفاوت این روش­ها در اعمال معادلات تعادل می­باشد. فصل حاضر جهت آشنایی با مفاهیم اصلی پایداری شیروانی­ها و انتخاب روش مناسب برای تحلیل شیروانی­های خاکی و تلفیق آن با الگوریتم بهینه­یاب مناسب که در فصل­های بعدی توضیح داده می­ شود آورده شده است. در این پایان نامه به علت کاربردی، ساده و مورد اطمینان بودن روش بیشاپ اصلاح شده از این روش جهت تحلیل پایداری شیروانی­ها و یافتن ضریب اطمینان استفاده می­ شود.

۲-۲- تعریف شیروانی خاکی

به توده­های خاکی که نسبت به سطح افق به صورت شیب­دار ایستاده باشند شیروانی خاکی می­گویند. این شیروانی­ها ممکن است طبیعی یا مصنوعی باشند. اصولاً ممکن است در اثر عواملی چون وزن خاک، وجود آب، تأثیر بارهای خارجی، کاهش عوامل مقاومت و پاره­ای عوامل دیگر، به صورت یک گسیختگی فرو ریزد. لغزش شیروانی هنگامی اتفاق می­افتد که نیروهای رانش ناشی از وزن شیروانی بر نیروهای مقاومت ناشی از مقاومت برشی خاک در سطح لغزش غلبه نماید[۱۵]. اغلب پایداری یک شیب توسط ضریب اطمینان آن در مقابل چنین گسیختگی اندازه گیری می شود.
شیروانی طبیعی: معمولا به صورت شیب های طبیعی با طول زیاد در طبیعت وجود دارند.
شیروانی مصنوعی: ساخته دست بشر هستند و ممکن است در اثر خاکریزی یا ترانشه زنی ایجاد شده باشند.
به طور کلی، انواع جابجایی(گسیختگی) خاک را در شیروانی­ها می­توان به دو گروه زیر تقسیم نمود:
الف) لغزندگی با سطح گسیختگی منحنی
ب) لغزندگی با سطح گسیختگی مستوی
شکل سطح لغزش در شیروانی­های نامحدود، تقریباً مستوی است و در صورتی که سطح لغزش منحنی باشد، مقطع آن دایره و گاهی منحنی لگاریتمی خواهد بود. هم چنین ممکن است این سطح را مجموعه ­ای از چند منحنی و خطوط مستوی دانست. منحنی مشخصی که برای سطح لغزش تصویر می­ شود، معمولاً با آنچه که در عمل وجود دارد متفاوت است، هر چند اختلاف این دو تا حدی نیست که درصد خطای حاصل در نتایج بررسی قابل اغماض نباشد. گاهی نوع خاصی از محاسبه ایجاب می­ کند که منحنی مخصوصی برای لغزش در نظر گرفته شود. هنگامی که شکل و منحنی سطح لغزش معلوم باشد، می ­تواند مقاومت برش خاک را محاسبه نمود. به دلایل ذکر شده در این فصل و فصول بعدی، در این تحقیق برای یافتن سطح لغزش دایروی توسط الگوریتم بهینه یاب جامعه پرندگان برای جستجوی سطح لغزش و روش بیشاپ اصلاح شده جهت تحلیل شیروانی، استفاده شده است.
۲-۳- تحلیل شیروانی محدود^[۲]
درصورتی که ارتفاع بحرانی شیروانی H_cr معادل ارتفاع خود شیروانی باشد، برای تحلیل آن از روش تحلیل شیروانی محدود استفاده می­ شود. اگر خاک دارای چسبندگی و اصطکاک به طور تواٌم باشد، عمق بحرانی سطح لغزش که امتداد آن، حالت آستانه لغزش وجود دارد، با قرار دادن Fs=1 در رابطه ( ۲-۱) H_cr H= در رابطه (۲-۲ )به دست می آید.
(۲-۱)
(۲-۲)
در روابط بالا Fs ضریب اطمینان، C چسبندگی خاک، φزاویه اصطکاک بین دانه­ های خاک، H ارتفاع شیروانی، γ وزن مخصوص خاک، β زاویه شیب شیروانی است.
در تحلیل پایداری شیروانی محدود، لازم است که یک سطح لغزش فرض شود و ضریب اطمینان نسبت به سطح لغزش فرضی مشخص گردد. این سطح، بنا به شواهد متعدد، منحنی است و یک گروه سوئدی آن را قسمت از دایره معرفی کرده است[۱۵]. لذا برای تحلیل پایداری شیروانی­های خاکی که دارای شکل مشخص و ترکیب مصالح و لایه­ای متنوع­اند، به رغم روش های متفاوتی که ابداع شده است اکثر محققان فرض سطح دایره­ای را مبنا قرار می­ دهند. اگر در شیروانی مورد نظر، قسمت­ هایی از شیب دارای درزه و ترک یا سطوح ضعیف لایه بندی داشته باشد، می تواند سطح لغزش را صفحه­ای در نظر گرفت. برای خاک بدون لایه ضعیف و بدون درزه و ترک، قوس دایره مناسب تر از لغزش صفحه ای می­باشد.
۲-۴- تحلیل شیروانی محدود با سطح لغزش دایره ای:
در این نوع شیروانی­ها، معمولاً لغزش به حالت­های زیر اتفاق می افتد:
۱- سطح لغزش، شیروانی را در پای شیب یا بالای آن قطع می­ کند. به این نوع لغزش، لغزش دامنه^[۳] گفته می شود.
۲- سطح لغزش در پایین دست پای شیب، زمین را قطع می­ کند. به این نوع لغزش، لغزش عمیق^[۴] (لغزش پایه) گفته می­ شود.
برای تحلیل لغزش­های دایره­ای، از روش توده، قطعه و بیشاپ استفاده می­ شود که بررسی این روش­ها در زیر آمده است:
۲-۴-۱- روش توده برای تحلیل پایداری شیروانی با سطح لغزش دایره­ای:
روش توده وقتی مفید است که بتوان خاک را همگن فرض نمود، که برای آن می­توان دو حالت در نظر گرفت:
الف) شیروانی در خاک رس  و
ب) شیروانی در خاک همگن با
روش توده برای تحلیل پایداری شیروانی خاک رس با  :
در خاک رس با  مقاومت برشی برابر با چسبندگی حالت زهکشی نشده خواهد بود، که در این صورت با توجه به شکل(۲-۱) می­توان با لنگرگیری، ضریب اطمینان را به دست آورد.
شکل(۲-۱)تحلیل پایداری شیروانی در خاک همگن با >0φ
در شکل (۲-۱) L1 بازوی لنگر برای وزن توده محرک، L2 بازوی لنگر برای وزن توده مقاوم، W1,W2 را میتوان با ضرب مساحت توده در وزن مخصوص خاک بدست آورد.
(۲-۳)
در روابط τ مقاومت برشی، σ تنش قائم بر سطح، _uφ زاویه اصطکاک بسیج شده، C_u چسبندگی بسیج شده.
لنگر واژگونی نسبت به نقطۀ o با بهره گرفتن از شکل (۲-۱) برابر خواهد شد:
(۲-۴)
لنگر مقاوم بصورت زیر محاسبه می­ شود:
(۲-۵)
(۲-۶)
در نتیجه ضریب اطمینان برابر رابطه (۲-۷) خواهد بود:
(۲-۷)
برای بحرانی­ترین سطح لغزش، FS حداقل مقدار را خواهد داشت. برای تعیین این سطح بحرانی، باید دایره­های متعددی رسم و حداقل ضریب اطمینان آن ها را به دست آورد .
رابطه C_d=γHm برای رس اشباع و در شرایط چسبندگی بسیج شده زهکشی نشده، صادق است. m عددی بدون بعد بوده و مرسوم به عدد پایداری^[۵] (SN) است. مقدار m برای زوایای مختلف β از گراف شکل (۲-۲) تعیین می شود.