عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار خاک های دانه ای غیر اشباع با روش اجزا مجزا
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - ژئوتکنیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2265;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76708;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2265;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76708
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- رضا اسدی
- استاد راهنما
- علی اصغر میرقاسمی
- چکیده
- امروزه تعیین عوامل میکروسکوپیک مؤثر در رفتار ماکروسکوپیک توده خاک از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. تعیین این عوامل از طریق انجام آزمایش‌ها آزمایشگاهی کاری دشوار، پرهزینه و زمان‌بر است؛ بنابراین روش‌های مختلف مدل‌سازی خاک ازجمله روش اجزای مجزا (Descrete Element Method) که با در نظر گرفتن رفتار مستقل برای ذرات و عدم تحمیل ویژگی‌ها به مجموعه می‌تواند نزدیک‌ترین رفتار به واقعیت را مدل کند، بسیار گسترش‌یافته است. بررسی حالت غیراشباع خاک ازآنجا اهمیت می‌یابد که برای تجزیه‌وتحلیل شرایطی مانند نحوه ساخت و رفتار سدهای خاکی ، بررسی شیروانی‌های خاکی در نواحی نزدیک به سطح ، حرکت آب در خاک‌های غیراشباع و انتشار انواع آلودگی‌ها، فشار جانبی خاک در این محیط‌ها ، ظرفیت باربری پی‌های سطحی و ... نیازمند در نظر گرفتن این حالت هستیم؛ از سوی دیگر وجود سه فاز مجزا در این شرایط و برهم‌کنش آن‌ها ، بر رفتار میکروسکوپیک و درپی آن رفتار ماکروسکوپیک تأثیر بسزایی دارد. ازآنجاکه رفتار ماکروسکوپیک خاک‌های دانه‌ای وابستگی ویژه‌ای به خواص تماس بین‌ذره‌ای دارد ، تعریف دقیق تمامی شرایط تماس بخصوص در شرایط غیراشباع به دلیل شکل‌گیری پل‌های مایع (Menisques) اهمیت می‌یابد. با توجه به اهمیت موضوع که بیان گردید، در این پایان‌نامه به بررسی رفتار خاک‌های دانه‌ای غیراشباع می‌پردازیم و تأثیر حضور آب، تنش همه‌جانبه و شکل ذرات بخصوص ذرات بیضی‌شکل را بررسی می‌کنیم. تمرکز اصلی این پایان‌نامه مطالعه تأثیر شکل ذرات است و برای اولین بار اثر سوزنی و صفحه‌ای شدن ذرات در حالت غیراشباع بررسی می‌شود. به‌طورکلی نتایج حاصل‌شده از این شبیه‌سازی‌ها، افزایش مقاومت خاک در حالت غیراشباع است. این افزایش مقاومت به‌صورت افزایش چسبندگی ظاهری نمود پیدا می‌کند و زاویه اصطکاک داخلی در حالت‌های غیراشباع تقریباً ثابت است. همچنین مشاهده گردید که برخلاف ذرات دایره‌ای که با افزایش درجه اشباع (در محدوده رژیم پاندولی)، همواره افزایش مقاومت دارند، ذرات بیضی‌شکل ابتدا افزایش مقاومت و سپس کاهش نشان می‌دهند. مقاومت غیراشباع برای ذرات با شکل‌های مختلف همواره بیشتر از حالت خشک است.
- Abstract
- Determination of microscopic factors affecting the macroscopic behavior of soil mass is of particular importance. Laboratory tests to determine the factors are cumbersome, expensive and time-consuming. Therefore, different methods such as discrete element method which considers the independent behavior of particles and does not impose features to assembly are used in place of laboratory tests due to the fact that these methods can model the closest behavior to actual conditions. The study of unsaturated soil is important since analyzing conditions such as construction methods and behavior of earth dams, investigation on soil slopes in regions close to the surface, water movement in unsaturated soils and emissions of pollution, lateral earth pressure, the bearing capacity of shallow foundations, etc. are needed to be considered. On the other hand, existence of three distinct phases in these conditions and their interactions, have an important effect on microscopic and, consequently, on macroscopic behavior. Since the macroscopic behavior of granular soils depends on properties of contacts among particles, the exact definition of all contact conditions (especially in unsaturated situation due to formation of liquid bridges or Meniscus) is important. In this research, the behavior of unsaturated granular soils are analyzed along with the impact of the presence of water, confining stress and shape of the particles, especially elliptical particles. The main objective of this research is to study the effect of particles shape. For the first time the effect of elongated or flat particles in unsaturated conditions is studied. The result of simulation show that strength will increase in unsaturated condition due to increased apparent adhesion. However, friction angle remains constant in unsaturated soils. Moreover it has been observed that unlike spherical particles (in the ranges of pendular regim) which their strength increases with the increases of saturated degree, the strength of elliptical particles increases and then decreases with the increases of saturation degree. The unsaturated strength for particles with different shapes is always more than that of dry condition. Keywords: Macroscopic behavior, Microscopic factors, Menisque, Discrete Element Method, Unsaturated soil, Elliptical particles, Pendular regim
