مجتبی صادقیمهر
مجتبی صادقیمهر
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