عنوان پایان‌نامه
تحلیل محیط های خاکی با استفاده از تئوری خاک های غیراشباع با رفتار غیرخطی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه‌های هیدرولیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1339;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43706
- تاریخ دفاع
- ۱۹ بهمن ۱۳۸۸
- دانشجو
- فاطمه صالح نیا
- چکیده
- پژوهش حاضر به بحث و بررسی پاسخ رفتاری الاستوپلاستیک خاک های غیراشباع تغییر شکل پذیر با در نظر گرفتن اثرات حرارت می پردازد. بدین منظور از مدل ریاضی ترموهیدرومکانیکی کاملاً کوپله موجود در نرم افزار اجزای محدود ?-Stock جهت مطالعه رفتار این نوع خاک ها استفاده شده، که در آن اثرات حرارت و درصد رطوبت روی تغییر شکل اسکلت خاک و اثرات معکوس آن ها توسط مفهوم سطوح حالت حرارتی نشانه خلاء و درجه اشباع در نظر گرفته شده است. بنابراین مطالعه حاضر پس از بررسی جنبه های مهم رفتاری در یک محیط متخلخل غیراشباع، امکان تحلیل ترموالاستوپلاستیک محیط های خاکی غیراشباع را جهت توصیف بهتر و کامل تر رفتار این نوع خاک ها فراهم می آورد، که به خصوص در محدوده بارهای گسیختگی و وقوع تغییر شکل های برگشت ناپذیر که درمسائل مهندسی ژئوتکنیک بسیار با آن ها مواجه هستیم و در آن شرایط مدل الاستیک خطی و حتی در مواردی مدل الاستیک غیرخطی پاسخگوی پرداختن به برخی از جنبه های اساسی رفتار خاک را ندارند، مفید واقع می شود. امکان تحلیل و بررسی پاسخ رفتاری ترموالاستوپلاستیک خاک های غیراشباع در این پژوهش، با وارد کردن مدل ترموالاستوپلاستیک بسط یافته بارسلون (TBBM) به برنامه ?-Stock فراهم می آید و بدین ترتیب بر قابلیت و کاربردهای بسیار این نرم افزار در مدل کردن جنبه های مختلف رفتاری محیط های خاکی، که تا پیش از این تنها قادر به تحلیل رفتار خاک های غیراشباع با استفاده از مدل الاستیک غیرخطی هیپربولیک بود، افزوده می شود. در این مطالعه، جهت اطمینان از اعتبار کاربری پیشین نرم افزار در تحلیل الاستیک محیط های خاکی غیراشباع، با وجود بخش های اضافه شده و اصلاحات اعمال شده برای وارد کردن مدل عددی TBBM در برنامه، نتایج بدست آمده از بکارگیری مدل هیپربولیک پس از اعمال مدل TBBM در برنامه با نتایج حاصله قبل از این توسعه عددی مقایسه می شود که تطابق کامل آن ها، راه را برای گام بعدی تحقیق حاضر یعنی اعتبارسنجی مدل عددی TBBM فراهم می آورد. پس از اعتبارسنجی مدل مذکور از طریق مقایسه نتایج حاصله از بکارگیری آن با نتایج در دسترس بدست آمده از حل تحلیلی، که نتیجه این مقایسه کاملاً رضایت بخش می باشد، به توانایی و کاربرد این مدل در بررسی پاسخ رفتاری الاستوپلاستیک خاک های غیراشباع پرداخته می شود. در این راستا، یک ستون خاکی در چندین حالت مختلف مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد. هم چنین مثالی از یک سد خاکی که آنالیز بهتر و کامل تری از رفتار آن، با استفاده از مدل TBBM و در نظر گرفتن رفتار الاستوپلاستیک در هسته غیراشباع آن فراهم آمده، مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد و بمنظور تکمیل بحث، نتایج بدست آمده از آن با نتایج حاصله از فرض رفتار الاستیک خطی و الاستیک غیرخطی در هسته غیراشباع سد مقایسه می گردد.
- Abstract
- The present research is studying the elsatoplastic behavior response of the deformable unsaturated soils considering heating effects. Therefore, a fully coupled thermo-hydro-mechanical model, which has been integrated into the numerical finite element code of ?-Stock, is used to study the behavior of these soils. The coupling effects of temperature and moisture content on the deformation of soil skeleton and the inverse effects have been considered in this model via a temperature dependent formulation of the state surfaces of void ratio and degree of saturation. After studying the important aspects of behavior of an unsaturated porous medium, the present study is providing the possibility of the thermo-elasto-plastic analysis in the unsaturated soil media to describe a more factual and better behavior of these soils, which is specially useful in the range of failure loads and subjected to the irreversible deformations that in this conditions, the linear elastic model and sometimes the nonlinear elastic model can not present the basic aspects of the soil behavior. In this research, the possibility of the thermo-elasto-plastic analysis of unsaturated soils is provided by entering the developed Barcelona Thermo-Elasto-Plastic Basic Model (TBBM) into the code of ?-Stock. So, the capability of this software which previously could analyze only the behavior of unsaturated soils using the hyperbolic nonlinear elastic model, would be improved. In this study, for ensuring the validity of previous utilization of the software in the elastic analysis of unsaturated soil media, the results of using the hyperbolic model after incorporating the TBBM model into the code of ?-Stock, is comparing with the results of it before the new numerical development, that after ensuring the complete accordance between them, the TBBM model is validated via the comparsion of its results with the results of the analytical solution. Since this comparsion shows the excellent agreement, the usefulness and powerfulness of this model (TBBM) in studying of the elastoplastic behavior of unsaturated soils is discussed. Therefore, the behavior of an unsaturated soil column is studying under the several different states. Also, an example of an earth dam is analyzing using the TBBM model in studying the behavior response of its unsaturated core. In addition, the results of using the TBBM model is comparing with the results of using the linear and nonlinear elastic model in analyzing the behavior of unsaturated core in the earth dam under studying.
