تاثیر مدل‌سازی کاهش سختی بر نتایج تحلیل تفاضل محدودی آزمایش‌های اتساع حفره در خاک

در کارهای مهندسی، معمولاً برای مد لسازی عددی رفتار خاک از یک سختی ثابت که میانگین سختی خاک در محدوده وسیعی از کرنش ها است، استفاده می شود. این در حالی است که رفتار واقعی اکثر خاک ها، حتی در محدوده کرنش های کوچک به شدت غیرخطی است. در این مقاله، با شبیه سازی عددی آزمایش پرسیومتر در خاک رسی جنوب تهران با استفاده از نر مافزار تفاضل محدود دوبعدی FLAC، مساله اتساع حفره استوان های داخل خاک مورد بررسی قرار گرفت. مدل رفتاری الاستوپلاستیک موهر-کولمب برای توده خاک در نظر گرفته شد و سختی خاک به دو صورت مدل گردید: 1 - سختی ثابت و 2- سختی کاه شیابنده بر طبق یک رابطه توانی بر حسب کرنش برشی در طول بارگذاری. مشخصات مدل عددی و چگونگی انتخاب پارامترهای مدل تشریح شده است. منحنی فشار-حجم حاصل از مدل با سختی کاهش یابنده در مقایسه با سختی ثابت، انطباق بسیار بهتری را با منحنی واقعی آزمایش نشان می دهد. بیشترین اختلاف مقدار تغییر حجم پیش بینی شده توسط مدل نسبت به مقدار واقعی به دست آمده از آزمایش در محدوده رفتار الاستیک، در مد ل با سختی ثابت برابر 36 درصد می باشد که این مقدار در مدل با سختی کاه شیابنده به کمتر از 5 درصد کاهش یافته است. میدان های تنش و کرنش و تغییرشکل ایجاد شده در توده خاک اطراف حفره آزمایش پرسیومتر در دو مدل با سختی ثابت و متغیر در این مقاله ارائه شده و مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. بررسی اختلاف تغییرشکل های حاصل از دو مدل در محدوده رفتار الاستیک و پلاستیک خاک و همچنین تاثیر افزایش قطر حفره بر میزان این اختلاف نشان می دهد که استفاده از فرض سختی ثابت در تحلیل های مربوط به اتساع حفره استوان های در خاک دقیق نبوده و منجر به برآوردهای نادرست از تغییرشکل های ایجاد شده در توده خاک می گردد.

کلیدواژه ها:

مدل‌سازی عددی ، تفاضل محدود ، اتساع حفره ، کاهش سختی