در تقابل با روش تنش و به منظور یافتن گزینه ای دیگر برای ارزیابی پتانسیل روانگرایی، Dobry et al. (1982) تلاش کردند تا پدیده روانگرایی را از دیدگاه کرنش برشی تفسیر نمایند. در روش کرنش فرض می شود که به جای تراکم نسبی، کرنش برشی تناوبی افزایش فشار آب منفذی در طی زلزله را کنترل نماید. با انجام مجموعه ای از آزمایش های سه محوری تناوبی تحت شرایط کنترل کرنش، این محققان نشان دادند که پیش از وقوع هرگونه اضافه فشار آب منفذی باید یک کرنش حداقلی در خاک ایجاد شود. این کرنش حدی که تحت عنوان کرنش آستانه نیز تعریف می شود، به عنوان شاخصی در ارزیابی پتانسیل روانگرایی نهشته های خاکی پیشنهاد شده. دستورالعمل روش کرنش را می توان به صورت زیر جمع بندی کرد:
تعیین کرنش برشی تناوبی ایجاد شده در اثر زلزله
کرنش برشی تناوبی به وسیله رابطه زیر و با اختیار داشتن تعداد سیکل های معادل که از بزرگای زلزله تعیین می شود، به دست می آید:
که در آن:
σv0: تنش کل قائم اولیه در عمق مورد نظر؛
Gmax: مدول برشی بیشینه، متناظر با γ=10^(-4)%
〖(G/G_max )〗_γ: نسبت مدول های برشی متناظر با γ و γ=10^(-4)%
amax: شتاب بیشینه افقی بر روی سطح زمین،
g: شتاب ثقل
r_d: فاکتور کاهش تنش برشی در عمق به علت طبیعت شکل پذیر خاک
با توجه به اینکه نسبت
تابعی از کرنش برشی (γ) است، معادله 1 باید به صورت تکراری و با استفاده از منحنی فروافت مدول برشی وابسته به لایه خاک مورد نظر حل شود. این منحنی که رفتار کاهشی مدول برشی را در قالب تغییرات مدول همپایه شده با کرنش برشی نشان می دهد، با استفاده از آزمون های آزمایشگاهی شامل آزمون ستون تشدید در محدوده کرنش های کوچک به همراه آزمون های تناوبی (نظیر سه محوری تناوبی و برش ساده تناوبی) در محدوده کرنش های بزرگ به دست می آید. در شرایطی که انجام این آزمون ها امکان پذیر نباشد، می توان از منحنی های معیار پیشنهاد شده برای انواع خاک ها استفاده کرد. Seed and Idriss (1970) اولین منحنی های فروافت مدول برشی و میرایی را برای ماسه ها پیشنهاد کرند. پس از آن منحنی های مشابهی برای خاک های شنی و به صورت تابعی از شاخص خمیری ارائه شد که در مقاصد عملی نیز دارای کاربرد وسیعی می باشند. حل تکراری معادله 1 که به صورت هندسی در شکل نشان داده شده است، در قالب گام های زیر بیان می شود.
گام 1: مقدار اولیه ای برای
فرض می شود.
گام 2: از معادله 1 مقدار کرنش برشی متناسب با مقدار فرض شده
محاسبه می شود
گام 3: با توجه به مقدار کرنش برشی محاسبه شده در گام 2،
از روی منحنی فروافت مدول برشی خوانده می شود.
گام 4: به منظور محاسبه کرنش برشی در تکرار بعدی، مقدار
حاصل از گام 3 به گام 2 برده می شود و این فرایند تا زمانی که مقادیر نسبت های مدول فرض شده و محاسبه شده در محدوده خطای قابل قبول قرار گیرد، تکرار می شود.
حل تکراری رابطه 1 برای تعیین کرنش برشی تناوبی در عمق مورد نظر از نیمرخ خاک
تعیین ظرفیت خاک
مقدار ظرفیت خاک به وسیله کرنش برشی آستانه (γth) تعیین می شود که به صورت دامنه کرنش برشی مورد نیاز برای ایجاد لغزشی همه جانبه در امتداد سطح تماس دانه ای تعریف می شود. Dobry et al. (1982) مجموعه ای از آزمایش های تناوبی را تحت شرایط کنترل کرنش بر روی نمونه های اشباع زهکشی نشده انجام دادند. در این آزمایش ها، کرنش آستانه به صورت حداقل دامنه کرنش برشی که بتواند بعد از توقف بارگذاری تناوبی یک اضافه فشار منفذی غیر صفر تولید کند، تعریف شد (به عبارتی اضافه فشار منفذی پسماند). Dobry و همکارانش با توجه به نتایج آزمایش ها، این چنین نتیجه گیری کردند که کرنش آستانه تقریبا برابر 01/0 و مستقل از روش آماده سازی نمونه، تراکم نسبی و تنش همه جانبه موثر اولیه (حداقل برای محدوده ای از تنش های همه جانبه موثر اولیه که در این مطالعات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفت) می باشد. شکل زیر برخی از نتایجی را نشان می دهد. همان گونه که در شکل نشان داده شده است، برای تمام نمونه ها کرنش برشی متناظر با شروع تولید اضافه فشار منفذی اندکی بیش از 01/0 درصد است.
نتایج آزمایش های انجام شده برای نمونه های با دانسیته نسبی متغیر. کرنش برشی که در آن فشار آب حفره ای اضافی اندازه گیری شده برای تمام نمونه ها کمی بیشتر از 2-10 درصد بوده
تعیین ضریب اطمینان
با توجه به تعریف ارائه شده برای ضریب اطمینان یعنی نسبت عامل ظرفیت به عامل تحریک، ضریب اطمینان در روش کرنش به صورت زیر تعریف می شود:
اگرچه برقراری شرط FS>1 دلالت بر عدم وقوع روانگرایی دارد، اما FS کوچکتر یا مساوی 1 تضمین نمی کند که روانگرایی اتفاق خواهد افتاد. در مقابل اگر FS کوچکتر یا مساوی 1 باشد، پیش بینی می شود که لغزش همه جانبه ای بر روی سطح تماس دانه ای اتفاق خواهد افتاد که این امر یک شرط لازم برای تولید اضافه فشار منفذی و در نتیجه پیش نیازی برای وقوع روانگرایی است. این موضوع در تقابل با روش تنش است؛ به طوری که در آنجا برقراری شرط FS بزرگتر از 1 دلالت بر عدم وقوع روانگرایی داشته و لزوما نشان نمی داد که اضافه فشار منفذی تولید نخواهد شد. بنابراین نسبت
می تواند یک مقدار بیش از حد محافظه کارانه برای ضریب اطمینان باشد. با این وجود، شرط FS کوچکتر یا مساوی 1بینشی را نسبت به رفتار قابل انتظار خاک ایجاد می کند که در آن اضافه فشار منفذی پسماند بزرگتر از صفر خواهد بود.