مدلسازی رفتار مقاومتی و تغییر حجم خاکهای دانه ای در آزمایش دو محوری با استفاده از روش اجزای مجزا

خلاصه
رفتار خاكهای دانه ای شامل مقاومت برشي، كرنش حجمي، و زاویه اصطکاک بسیج شده، عمدتا تحت تاثیر مقدار تنش همه جانبه و نسبت تخلخل مي باشد.از سویي دیگر، خاكهای دانه ای دارای محدوده اندازه گسترده ای هستند و لذا بررسي رفتار مجموعه ذرات در دید ریزمقیاس از جهت انتخاب دانه بندی ميتواند بسیار مهم تلقي شود. هدف از پژوهش حاضر بررسي مشخصات مقاومتي و تغییر حجم نمونه ماسه تویورا با استفاده از روش اجزای مجزا) DEM ( ميباشد. در این زمینه، با در نظر گرفتن ذرات دایروی، كد اجزای مجزا مطابق با مراحل آزمایش دو محوری تهیه شده و با استفاده از آن اثر سطح تنش برپارامترهای مقاومت برشي، كرنش حجمي، نسبت تخلخل و زاویه اصطکاک بررسي شده است. مقایسه نتایج مدلسازی با داده های آزمایشگاهي نشان دهندهدقت مناسب مدل مورد نظر در ارائه نتایج مي باشد. نتایج نشان مي دهد كه با افزایش تنش همه جانبه، مقدار تنش انحرافيافزایش یافته و ماسه رفتار انقباضيبیشتری نشان مي دهد. با زیاد شدن كرنش، نمونهها ابتدا كاهش حجم و سپس افزایش حجم نشان ميدهند. با افزایش تنش تحکیم، رفتار خاک انقباضيتر شده و میزان افزایش حجم انتهای مدلسازی كمتر ميشود. همچنین مقدار زاویه اصطکاک تمام نمونه ها طي برش، افزایش یافته و به مقدار ثابتي رسیده است.

کلمات کلیدي:

خاک دانه اي . آزمایش دو محوري . روش اجزاي مجزا . تنش همه جانبه

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسی تاثیر سختی برشی بر روی رفتارزهکشی شده ماسه با استفاده از روش اجزای مجزا

خلاصه
در پژوهش حاضر، از روش اجزای مجزا برای شبیهسازی دو بعدی رفتار زهکشي شده در مصالح دانهای گردگوشه استفاده شده استو تاثیر سختي برشي )مماسي( بر رفتار خاک بررسي شده است. به این منظور، برای صحت سنجي شبیهسازی عددی، ماسه تویورا شبیهسازی شده و رفتار مقاومتي آن در تنش 100 كیلوپاسکال با نتایج آزمایشگاهي مقایسه شده است كه مقایسه نتایج، نشاندهنده صحتشبیه سازی است. برای بررسي تاثیر سختي برشي روی رفتار زهکشي شده ماسه، مقدار نسبت سختي برشي به سختي قائم متغیر در نظرگرفته شد و مقدار تغییرات زاویه اصطکاک بیشینه خاک، ضریب پواسن، كرنش حجمي كمینه، مدول برشي و زاویه اتساع بررسيشد. نتیجه گرفته شد كه با افزایش سختي مماسي، زاویه اصطکاک، زاویه اتساع بیشینه، ضریب پواسن و مدول برشي زیاد مي شود اماكرنش حجمي كمینه كاهش مي یابد.

کلمات کلیدی:

روش اجزای مجزا . تحلیل زهکشی شده . سختی برشی . ماسه تویورا

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

ارائه طبقه بندی و نگهداری تجربی و مقایسه برآوردفشار وارده بر سیستم نگهداری با استفاده از روش های تجربی در توده سنگ مغار تنگ معشوره

خلاصه
روشهای تجربي برآورد فشار وارد بر سیستم نگهداری تونل در طي دههها براساس تجربه و تماس مستقیم مهندسان مکانیک سنگ با تودهسنگحاصل شده است. در هر یک از روشهای تجربي پارامترهای ویژه ای از توده سنگ در برآورد فشار وارد بر سیستم نگهداری تونل، دخالت دادهميشود كه گاهاً پارامترها كمتر با هم شبیه هستند. در این تحقیق با استفاده از دادههای واقعي مغار تنگمعشوره به صورت مطالعه موردی، فشار واردبر سیستم نگهداری مغار به روشهای مختلف برآورد گردید. نتایج نشان داد كه برآورد مقدار فشار وارد بر سیستم در روشهای مختلف تفاوتقابل توجهي دارد. بیشترین مقدار فشار توسط روش ترزاقي برآورد شد و كمترین مقدار فشار وارده توسط روش اورلینگ برآورد گردید. مقدارفشار وارد بر سیستم نگهداری در اغلب روشها با افزایش قطر تونل افزایش ميیابد. همچنین در این مقاله به بررسي طبقهبندی ژئومکانیکي توده-سنگ اطراف مغار تنگمعشوره با استفاده از طبقهبندیهای RQD ، RMR ، Q و GSI پرداخته شد. این نتایج نشان داد كه تودهسنگ اطراف مغاردر حالت متوسط قرار دارد.

واژه های کلیدی:

روشهای تجربی . فشار . سیستم نگهداری . مغار تنگ معشوره . طبقه بندی ژئومکانیکی

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسی اثر بار جانبی بر روی رفتار محوری شمع مارپیچ

چکیده
امروزه از شمعهای مارپیچ به طور گستردهای در مسائل مهندسي جهت فراهم كردن پایداری در مقابل نیروهای فشاری، كششي و جانبي استفادهميشود. اگرچه امروزه استفاده از اینگونه شمعها بسیار رایج شده است؛ اما روش طراحي دقیق و اثرات بارگذاریهای مختلف بر روی رفتار ومکانیسم انتقال بار شمع در حال تحقیق است. هدف از این پژوهش بررسي اثرات بارگذاری جانبي بر مقدار بار محوری شمع مارپیچ و رفتار محوریآن ميباشد. در این مقاله، ابتدا یک شمع مارپیچ تست شده در محل تحت بار محوری فشاری با استفاده از نرمافزار ABAQUS صحتسنجيگردید و در ادامه به مطالعه پارامتری آن تحت تركیب بارهای محوری و فشاری در خاک ماسهای پرداخته شد. به دلیل وجود بار جانبي در این مسئله،مدلسازی به صورت سه بعدی و با شرایط تقارن صفحهای انجام گردید. در مطالعه پارامتری فرض شد، خاک ماسهای درای یک لایه بوده و از درصدتراكم بالایي برخوردار است. همچنین رفتار خاک به صورت الاستوپلاستیک، با مدل رفتاری موهر-كولمب و رفتار شمع نیز به صورت الاستیکمدل شد. با توجه به اینكه پرههای مارپیچ در افزایش ظرفیت باربری محوری اینگونه از شمعها نقش به سزایي دارند لذا رفتار محوری آن تحت سهنسبت عمق مدفون بالاترین پره به قطر پره ) H/D ( و تحت بارهای جانبي مختلف مطالعه گردید. نتایج بیانگر این بودكه با افزایش H/D در اینگونهاز شمعهای خاص، ظرفیت باربری فشاری آنها در تركیب با بار جانبي افزایش ميیابد. این مطالعه شروع كننده بررسي رفتار شمعهای مارپیچ تحت تركیب بارهای مختلف و دستیابي به روش طراحي مناسب این شمعها تحت شرایط ذكر شده ميباشد.

کلمات کلیدی:

شمع مارپیچ . بار محوری . صفحات مارپیچ . ظرفیت باربری

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسی عددی اثر پارامترهای شمع مارپیچ بر روی ظرفیت باربری محوری فشاری آن

چکیده
در طي 170 سال گذشته به طرق مختلفي از شمعهای مارپیچ در مسائل مختلف مهندسي عمران مهندسي استفاده شده است.امروزه نیز به دلیل تقاضایرو به افزایش استفاده از شمعهای مارپیچ ، درک رفتار و عملکرد این نوع شمع خاص جهت طراحي موثر و كارآمد آن، بسیار ضروری است. در اینمقاله، ابتدا دو شمع مارپیچ تست شده در محل در خاک رسي و ماسهای تحت بار محوری فشاری با استفاده از نرمافزار قدرتمند اجزای محدودی ABAQUS  صحتسنجي گردیدند. با توجه به ایدهآل سازی پرههای مارپیچ به صورت صفحاتي افقي، از شرایط تقارن محوری برای مدلسازیاینگونه از شمعهای خاص استفاده شد. همچنین رفتار خاک به صورت الاستوپلاستیک، با مدل رفتاری موهر-كولمب و رفتار شمع نیز به صورتالاستیک مدل شد. پس از صحتسنجي شمع مارپیچ در ادامه به مطالعه پارامتری شمعهای مارپیچ تنها با قطرهای مختلف بدنه و پرههای مارپیچ وهمچنین نسبتهای متفاوت فاصله بین پرهها به قطر آنها ) S/D ( در نهشتههای خاک همگن ماسهای و رسي پرداخته شد. شمع تا حداكثر تغییر مکانمحوری مجاز خود جابهجا شد و بار نهایي تحت این جابهجاییي قرائت گردیده است. مقادیر متفاوت بار-جابهجایي برای شمعهای مارپیچ به دستآورده شد و نتایج بیانگر این بود كه هرچه قطر بدنه و قطر پرههای مارپیچ افزایش یابد، ظرفیت باربری فشاری نیز در حال افزایش ميیابد. همچنین باافزایش فاصله بین پرههای مارپیچ مکانیسم گسیختگي در هر دو خاک از حالت برش استوانهای به سمت حالت باربری انفرادی پیش ميرود به گونهای كه در نسبتهای بالای S/D تقریبا هیچگونه تداخلي بین حبابهای تنش پرههای مارپیچ مشاهد نميشود.

کلمات کلیدی:

شمع مارپیچ . بار محوری فشاری . پره مارپیچ . ظرفیت باربری فشاری

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسی شکل هندسی تونل بر پاسخ دینامیکی سطح زمین

خلاصه
امروزه با پیشرفت صنعت حمل و نقل، تونل هاي زیرزمیني نقش بسزایي در جوامع شهري ایفا مي كنند و نیاز به احداث اینگونه سازه ها امرياجتناب ناپذیر است. از سویي دیگر تونل هاي زیرزمیني نقش عمده اي در بهبود عملکرد جوامع شهري و به ویژه صنعت حمل و نقل دارند، بنابراین باید به گونه اي طراحي شده كه در برابر بارهاي مؤثر از مقاومت كافي برخوردار باشند. در مناطق شهري، تونل هاي نزدیک به سطح زمین مي توانند بر رفتار سازه هاي موجود مانند ساختمان ها، جاده ها، راه آهن ها، غیره و بالعکس تأثیرگذار باشند. بنابراین، لازم است مهندسان طراح با بهره گیري از ابزار و روش هاي مناسب، به تعیین هرچه دقیقتر پاسخ سطح زمین پیرامون تونل پرداخته و در راستاي كمینه سازي این مقادیر عمل نمایند. در مطالعه ي حاضر به بررسي شکل هندسي تونل بر پاسخ سطح دینامیکي سطح زمین پرداخته شده است. براي رسیدن به این هدف با بهره گیري از نرم افزار المان محدود ABAQUS اثر پارامترهاي هندسه پوشش تونل )دو هندسه نعلي و دایره اي شکل(، چهار نسبت ارتفاع روباره ) d( به عرض تونل ) a ( ) 50 / 0 ، 1 ، 2 و 4 ( بررسي گردید و با توجه به نیروها، تغییر شکل ها و تنش هاي ایجاد شده در محیط مدلسازي، رفتار پاسخ سطح زمین در حضور تونل هاي زیرزمیني ارزیابي گردید. صحتسنجي روشاجزاء محدود مورد استفاده با شبیهسازي یک تونل ساخته شده در محیط آزمایشگاه كه توسط جیانگ و همکاران ) 2010 ( انجام شد، مورد بررسي قرار گرفت و تطابق مناسبي بین نتایج آزمایشگاهي و عددي مشاهده شد. مهمترین نتایج حاصل نشان ميدهد با افزایش نسبت عمق روباره به عرض تونل، شتاب ایجاد شده در خاک پیراموني هر دو تونل با مقطع دایرهاي و نعل اسبي در حال كاهش ميباشد. همچنین با افزایش نسبت عمق روباره به عرض تونل شتاب ایجاد شده در خاک پیرامون تونلهاي با مقطع دایروي بمراتب بیشتر از مقادیر متناظر در تونلهاي نعل اسبي شده است. بطوریکه بیشترین اختلاف بین بیشینه شتاب ایجاد شده در خاک پیرامون تونل در حالت نسبت عمق روباره به عرض تونل 1 ایجاد شده است؛ به عبارتي در حالت عمق روباره به عرض تونل 1 ، بیشینه شتاب ایجاد شده در خاک پیرامون تونل با مقطع دایرهاي به میزان 5۳ درصد از مقدار متناظرش در تونل با مقطع نعل اسبي بیشتر شده است.

کلمات کلیدی:

تونل نعل اسبی . تونل دایره ای . روش اجزاء محدود . پاسخ دینامیکی

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسی پارامترهای موثر بر تراکم دینامیکی خاک های دانه ای با استفاده از شبیه سازی عددی

خلاصه
در مطالعه حاضر، مدلسازی عددی تاثیر شکل كوبه در عملیات تراكم دینامیکي خاک با استفاده از روش اجزاء محدود در محیط نرمافزار ABAQUS  انجام شده است. پارامترهای متغیر مورد بررسي شامل شکل هندسي كوبه (كروی، استوانه ای تخت و مخروطي با زوایای 60 ، ۹0 و120 )، ارتفاع سقوط كوبه ( 10 ، 12 و 14 متر)مي باشند. وزن كوبه در تمامي حالتها برابر 10 تن متر و تعدادِ پرتاب كوبه ها ثابت و برابر 10 در نظرگرفته شده است. ابعاد مدل خاک ماسهای مورد بررسي بر اساس مطالعه افتخاری و یثربي ( 1۳۹0 ) برابر 20 × 20 × 20 متر فرض شده است. اعتبارسنجي روش اجزاء محدود به كار رفته، با استفاده از شبیهسازی عددی مدل سازی عملیات تراكم دینامیکي در مناطق پتروشیمي عسلویه صورت پذیرفت و مشخص شد كه روش اجزاء محدود مورد استفاده از دقت مناسبي برخوردار است؛ خروجي های حاصل از تحلیل به ترتیب شامل شتاب، عمق تراكم ایجاد شده (عمق كراتر)و چگالي مي باشند. مهمترین نتایج حاصل نشان ميدهد در روش تراكم دینامیکي خاک، همواره اعمال انرژی بیشتر نميتواند منجر به افزایش عمق تراكم شود؛ زیرا با توجه به مقادیر عمق كراتر بدست آمده در تعدادی از حالتهای مورد بررسي در مطالعه حاضر، شکل هندسي و سطح تماس كوبه با خاک سبب شده است كه با انرژی انتقالي كمتر، عمق تراكم بیشتری حاصل شود. به عنوان مثال هنگامي كه از كوبه با سطح مقطع كروی و با انرژی اعمالي ۳۹ / 4۳7 كیلونیوتن متر استفاده ميشود، عمق كراتر ایجاد شده حدوداً - 70 / 48 درصد بیشتر از عمق كراتر ایجاد شده در حالت استفاده از كوبه با مقطع استوانه با انرژی اعمالي ۹81 كیلونیوتن متر شده است. به عبارتي علي – الرغم اینکه انرژی كوبه به میزان 20/ 2 برابر شده است، اما با توجه به سطح تماس كوبه با خاک، عمق تراكم ناشي از اعمال ضربه در خاک به میزان75 / ۳2 درصد كمتر شده است.

کلمات کلیدی:

روش تراکم دینامیکی . روش اجزاء محدود . کوبه کروی . کوبه مخروطی . کوبه استوانه ای تخت

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

شبیه سازی عددی و بررسی رفتار ماسه تحت نفوذ پرتابه

خلاصه
با توجه به موقعیت جغرافیایي ایران و واقع شدن در منطقه پرتنش خاورمیانه این نیاز ایجاد ميگردد كه توجه جدی به سیستم پدافند غیرعامل داشته باشیم. سازههای ژئوتکنیکي از قبیل خاكریزها، دیوار حائل، تونلها،شالودهها و سازههای مدفون در خاک كه از آن ميتوان به عنوان سازه امن استفاده كرد، نقش غیر قابل انکاری در بحث پدافند غیر عامل دارند. خاک یکي از دسترسترین و عموميترین مصالح در ساختارهای مختلف عمراني و نظامي همواره مورد توجه مهندسان بوده است. علت تمایل به استفاده از این نوع مصالح به دلیل ارزانتر بودن و نداشتن محدودیتهای دیگر مصالح برای انتقال بوده است.همین امر موجب شده تا با استفاده از پوششهای حفاظتي از جنس خاک ضمن كاهش هزینه امکان استتار هر چه بیشتر سازه فراهم شود.یکي از خطراتي كه انسان و سازههای امن را تهدید ميكند اصابت انواع پرتابه و نفوذ آن ميباشد. در این مقاله با استفاده از مدلسازی عددی به روش SPH در نرمافزار ABAQUS به بررسي میزان نفوذ پرتابه تحت پارامترهای مختلف پرداخته شدهاست.كه نتایج به دست آمده حاكي از آن است با افزایش مدول الاستیسیته و چگالي خاک عمق نفوذ كاهش و همچنین با كاهش زاویه نوک و افزایش طول پرتابه عمق نفوذ افزایش ميیابد.

کلمات کلیدی:

مدلسازی عددی . پرتابه . ماسه . ABAQUS . SPH 

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسی روند تغییرات pH خاک در طی فرآیند بهسازی الکترواسمزی، تحت ولتاژ های مختلف

خلاصه
در مهندسي ژئوتکنیک برای بهسازی خاک های ریزدانه نرم و اشباع در محل، خصوصا در پروژه هایي كه نیاز به تحکیم و تقویت خاک در حداقل زمان و با حداكثر سرعت باشد، بهترین روش استفاده از بهسازی الکترواسمزی خاکها است. در این پژوهش یک توده خاک ریزدانه و اشباع به مدت 24 روز تحت فرآیند الکترواسمز با ولتاژ 12 ولت قرار ميگیرد. این آزمایش با ولتاژهای 24 و 48 ولت نیز تکرار ميشود تا علاوه بر بررسي تغییرات pH خاک طي فرآیند الکترواسمز، اثر تغییر ولتاژ نیز بر روی این پدیده مورد ارزیابي قرار گیرد. نتایج این پژوهش حاكي از آن است كه در بهسازی الکترواسمزی خاکها حداكثر و حداقل pH ایجاد شده در محیط خاک، با ولتاژ حاكم بر میدان الکترواسمز ارتباط مستقیم دارد اما اثر تغییر ولتاژ بر روی روند كلي تغییرات pH خاک، در سمت آند و كاتد متفاوت است و از مدل یکساني پیروی نميكند. لیکن در بهسازی الکترواسمزی خاک ها تحت هر ولتاژی، همواره خاک اطراف آند اسیدی و خاک اطراف كاتد قلیایي خواهد شد.

کلمات کلیدی:

الکترواسمز . بهسازی خاک . pH خاک

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید

بررسی تغییرات طول شمع و دامنه بارگذاری بر روی رفتار پی های عمیق در خاک های روانگرا

خلاصه
روانگرایي یک عملکرد فیزیکي مي باشد كه در طول برخي زلزله ها برای خاک های ماسه ای سست و اشباع اتفاق مي افتد و سبب گسیختگي خاک در اثر كاهش قابل ملاحظه مقاومت برشي خاک مي گردد و از طرفي رخداد جابجایي های بزرگ در خاک ، موجب اعمال نیروی زیاد به شمع ها و افزایش قابل ملاحظه در جابجایي سر شمع ها و شکست شمع ها مي شود. در این مقاله برای بررسي رفتار شمع منفرد فولادی توخالي در استفاده شده است. متغیرهای مورد FLAC3D مجاورت خاک های مستعد روانگرایي در طول زلزله، از مدل های عددی ساخته شده در نرم افزار بررسي شامل تغییرات طول شمع و دامنه بارگذاری لرزه ای در پاسخ لرزه ای شمع منفرد واقع در خاک روانگرا مي باشد. در هریک از موارد فوق تغییرات نیروی برشي و لنگر خمشي وارد بر شمع، جابجایي سرشمع و نیز ضریب روانگرایي خاک مورد بررسي قرار گرفته است. از میان پارامترهای مورد مطالعه، دامنه بارگذاری لرزه ای بیشترین تاثیر را در بروز روانگرایي و به دنبال آن ایجاد نیروها و لنگرهای بیشینه در شمع دارد از سوی دیگر افزایش طول شمع در حالتي كه سبب نفوذ شمع در لایه غیرروانگرای زیرین گردد، به علت گیردار شدن انتهای آن، موجب تمركز نیرو و لنگرهای دینامیکي در ناحیه انتهایي شمع شده و از سوی دیگر این گیرداری سبب كاهش تغییرشکل و پایداری بیشتر شمع در هنگام بروز روانگرایي مي گردد.

کلمات کلیدی:

روانگرایی . زلزله . خرابی شمع . طول شمع فولادی . دامنه بارگذاری لرزه ای

سومین كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنیک ایران (1397)

برای دانلود به ادامه مطلب بروید