مجتبی صادقی‏مهر

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

پایان‏نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک

 

عنوان:

بررسی کاربرد یک مدل رفتاری خاک غیراشباع در برآورد رفتار تنش-تغییرشکل ماسه لای‏دار

 

استاد راهنما:

دکتر محمد ملکی

 

اساتید داور: دکتر مکارچیان، دکتر اثنی عشری

ناظر: دکتر مقدسی

 

نگارش:

مجتبی صادقی‏مهر

 

مکان: سالن آمفی‏تئاتر دانشکده مهندسی

زمان: دوشنبه 9 مهر 1397 ساعت 10 صبح

 

 

Thesis  submitted  for  Master  of  Science  in  Civil  Engineering  Geotechnical

 

Title

Application of unsaturated soil constitutive model to estimate the stress-deformation behavior of silty sand

 

Supervisor:

Mohammad  Maleki  (Pb.  D)

 

Professors of the Referee: Dr. Makarchian, Dr. Asna Ashari

Observer: Dr. Moghadasi

 

By:

Mojtaba Sadeqimehr

 


Location: Amphitheater in Engineering

Time: Monday, October 1, at 10 am

 

 

 

چكيده:

اغلب خاک‏ها را می‏توان یک محیط پیوسته فرض نمود که در این صورت قوانین مکانیک محیط‏های پیوسته برای تحلیل رفتار تغییرشکل آن‏ها کاربرد دارد. در یک محیط پیوسته ارتباط بین تانسور تنش و تانسور تغییرشکل توسط مدل رفتاری بیان می‏شود. در مکانیک خاک کلاسیک، خاک اشباع یا خشک فرض می‏شود. در این صورت تنش مؤثر ترزاقی می‏تواند در تحلیل مسائل بکار رود. در حالی که در خاک‏های غیراشباع حفرات موجود با بیش از یک سیال حفره‏ای که اغلب هوا و آب هستند، پر شده‏اند. اختلاف فشار هوا و آب حفره‏ای به عنوان مکش و ارتباط مکش با میزان آب موجود در حفرات به عنوان منحنی مشخصه آب-خاک شناخته می‏شود. نتایج تجربی نشان دهنده رفتار متفاوت این منحنی در طی فرآیندهای تر و خشک‏شدگی است که به آن هیسترزیس هیدرولیکی اطلاق می‏شود. رابطه تنش مؤثر ترزاقی در حالت غیراشباع مؤثر نیست و به همین علت متغیرهای مختلفی برای تنش و تنش مؤثر توسط پژوهشگران ارائه شده است. به طور کلی مدل کردن رفتار تنش-تغییرشکل خاک غیراشباع نیازمند بکارگیری متغیر مناسب تنش است. اغلب توسعه مدل‏های رفتاری برای خاک‏های غیراشباع با توسعه مدل‏های موجود برای حالت اشباع انجام می‏گیرد. در این پژوهش از مدل CJS3 برای این منظور استفاده شده است. این مدل با دارا بودن سخت‏شوندگی سینماتیک در مکانیزم انحرافی، امکان مدل‏سازی رفتار ناهمسان خاک‏ها و رفتار خاک در بارگذاری سیکلی را فراهم کرده است. این مدل توسط ملکی و پویان (1393) برای حالت غیراشباع توسعه داده شده است به طوری که سطوح تسلیم انحرافی و همسان با توجه به نتایج تجربی تابع مکش تعریف شده و با کاربرد رابطه تنش مؤثر به عنوان متغیر تنش، امکان ترکیب رفتار هیدرولیکی و مکانیکی و انتقال حالت بین اشباع و غیراشباع فراهم شده است. مدل توسعه داده شده در مدل  CJSموجود در نرم‏افزار FLAC7 بروزرسانی شد تا بتوان آزمایش‏های سه محوری را شبیه‏سازی کرد. برای ارزیابی عملکرد مدل، نتایج شبیه‏سازی با نتایج آزمایشگاهی عبدی (1395) و چالی (1397) مقایسه شده است. این آزمایش‏ها در فضای اشباع و غیراشباع بر روی خاک ماسه لای‏دار و در شرایط مختلف مکش مدل‏سازی شده‏اند. شبیه‏سازی‏های انجام شده توسط مدل نشان دهنده انطباق قابل قبول نتایج پیش‏بینی شده و نتایج آزمایشگاهی است.

 

واژه¬های کلیدی: مدل رفتاری، غیر‏اشباع، مکش، منحنی مشخصه آب-خاک، متغیر تنش، سخت‏شوندگی سینماتیک، سطح تسلیم

 

 

Abstract:

Soils usually could be assumed as a continuum media, thus continuum mechanics laws are applicable for analysis of their stress-strain behaviour. In a continuum media, relationship between stress and strain tensor is expressed by the constitutive model. In the classical soil mechanics, soil is assumed to be saturated or dried. Thus Terzaghi's effective stress can be used for analysis of problems. In unsaturated soils, existing pores are filled with more than one pore fluid including gas and water. Difference between pore air and pore water pressures is recognized as the suction and relation between suction and degree of saturation is referred as the soil-water characteristic curve (SWCC). Experimental investigations are shown that drying branch for this curve is different wetting branch one. This phenomenon is called hydraulic hysteresis. In these circumstances Terzaghi's effective stress is invalid and therefore researchers have introduced various stress variables. Modeling of stress-deformation behaviour of unsaturated soils is required to application of appropriate stress variables. Generally, extension of constitutive models for unsaturated soils is achieved by development of existing models of saturated state. In this research CJS3 model for this aim has been selected. In this model evolution of deviatoric yield surface is controlled by a kinematic hardening relation. This model has been developed by Maleki and Pooyan (1393) for unsaturated state, so that the deviating and homogeneous yielding surfaces are defined according to the experimental results of the suction function, and by applying the effective stress relationship as a stress variable, it is possible to combine hydraulic and mechanical behavior And the transfer of the saturation and unsaturation state is provided. The developed model in the CJS model included in FLAC 7 software was updated to simulate tri-axial experiments. To evaluate the performance of the model, the simulation results are compared with the experimental results of Abdi (1395) and Challey (1397). These experiments are modeled in saturated and unsaturated spaces on grainy sandy soils and in different suction conditions. Simulations carried out by the model indicate that the predicted results and laboratory results are acceptable.

 

Key Words: constitutive model, unsaturated, suction, soil water characteristic curve, stress variable,

kinematic hardening, yield surface

 

 

مجتبی صادقی مهر

ms199315@gmail.com

 

سوابق تحصیلی

           کارشناسی عمران، دانشگاه بوعلی سینا، ۱۳۹۰ تا ۱۳۹۴

           کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، دانشگاه بوعلی سینا، ۱۳۹۴ تاکنون

 

پیشینه شغلی

           مدرس نرم افزار، سابقه آموزش نرم افزار Civil 3D و Land در دانشگاه بوعلی سینا و دانشکده مهندسی کبودرآهنگ، فروردین ۱۳۹۵ تا شهریور ۱۳۹۵

           مهندس امور اجرایی، شرکت عرشه گستر هگمتان، مرداد ۱۳۹۶ تا فروردین ۱۳۹۷

 

پروژه‏ها

           دیوارکشی و پوشش رودخانه حصار راه علی آباد، 1396

           مهندس امور اجرایی، بیمارستان ملایر

 

مهارت‌ها

           نرم افزار Civil 3d

           نرم افزار Autodesk Land Desktop

           نرم افزار Abaqus

           نرم افزار ٍEtabs

           نرم افزار SAFE

           زبان انگلیسی