زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

ارزیابی عملکرد ژئومکانیکی کائولین متراکم شده با به‌کارگیری مدل رفتاری خاک‌های غیراشباع

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، گروه مهندسی عمران
2 دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست
چکیده
از عمده‌ترین دلایل اهمیت شناخت دقیق رفتار کائولین‌های متراکم شده آن است که عمده لایه‌های رویی پهنه‌های زمین‌شناختی تشکیل‌دهندۀ این نوع خاک به‌صورت غیراشباع در طبیعت یافت می‌شوند و با شناسایی این نوع خاک در یک منطقه می‌توان تمهیدات لازم را برای مقابله با خرابی‌های احتمالی اندیشید. در خاک‌های غیراشباع از دو متغیر حالت تنش (تنش میانگین و مکش ماتریسی) استفاده می‌شود و مدل‌های موجود مکانیک خاک، قابلیت شبیه‌سازی رفتار پیچیده خاک‌های غیراشباع در حالت‌های مختلف بارگذاری نیرویی و محیطی (یعنی تغییرات مکش) را دارند. ولی در مقایسه با واقعیت موجود رفتار خاک، این مدل‌ها قادر به پیش‌بینی دقیق رفتار خاک‌های غیراشباع نیستند. در این پژوهش، سعی شده است با بررسی تفضیلی مدل رفتاری پایه بارسلونا به‌عنوان یک مدل ساختاری خاک غیراشباع، نقاط ضعف این نوع مدل شناسایی شده وبا انجام شبیه‌سازی کامپیوتری، فرمول‌بندی کامل مدل پایه خاک غیراشباع بارسلونا براساس مکانیک خاک حالت بحرانی و با استفاده از روش تفاضل محدود، پیاده‌سازی شوند و در ادامه رفتار این نوع خاک به‌صورت محیط متخلخل سه فازه شبیهسازی و با شرایط واقعی صحت‌سنجی شود. به‌منظور دست‌یابی به انطباق بهتر این مدل با واقعیت، تحلیل محاسباتی انجام شده است و با‌ در نظر گرفتن نسبت بیش تحکیمی در معادلات تسلیم مدل پایه بارسلونا، مدل تکمیل شده پیشنهادی در یک پروژه عملی بهسازی با اختلاط عمیق خاک به‌منظور کنترل نشست به‌کار گرفته شده است. در این تحقیق مشاهده شد در کائولین‌های متراکم، مسیرهای تنش در مطالعات آزمایشگاهی و تحلیل عددی انجام شده در این پژوهش هم‌خوانی خوبی با یک‌دیگر دارند، از این‌رو مدل پیشنهادی می‌توانند در پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار خاک‌های غیراشباع در مهندسی ژئوتکنیک و به ویژه خاکریزهای مهندسی به‌کار گرفته شود. هم‌چنین نتایج حاصل از استفاده از این مدل در کنترل نشست با بهسازی خاک به روش اختلاط عمیق نتایج دقیق‌تری در مقایسه با واقعیت نشان می‌دهد


کلیدواژه‌ها

. یثربی س.، "مکانیک خاک‌های غیراشباع"، انتشارات سیمای دانش (1386).## 2. اصلانی م.، نظری افشار ج.، گنجیان ن.، "مطالعۀ آزمایشگاهی مقاومت برشی معادل ماسه سست مسلح شده با ستون سنگی"، نشریۀ زمین شناسی مهندسی، جلد سیزدهم، شماره 3، پاییز (1398). ## 3. Jazebi M., Ahmadi M. M., "A Numerical Approach on Bearing Capacity of Drilled Shafts Embedded in Clay", J. Engineering Geology, Vol. 12 (2018). ## 4. Wheeler S. J., Sharma R. S., Buisson, M. S. R., "Coupling of hydraulic hysteresis and stress strain behavior in unsaturated soils", Géotechnique, Vol. 53, No. 1 (2003) 41-54 . ## 5. Sheng D., Sloan S. W., and Gens, A., "A constitutive model forunsaturated soils: Thermomechanical and computational aspects", Comput, Mech., Vol.33, No. 6 (2004) 453-465. ## 6. Zhang X., Lytton R. L., "A modified state surface approach on unsaturated soil behavior study. I: Basic concept", Can. Geotech. J., Vol. 46, No. 5 (2009a) 536-552. ## 7. Zhang X., Lytton R. L., "A modified state surface approach on unsaturated soil behavior study. II: General formulation", Can. Geotech. J., Vol. 46, No. 5 (2009b) 553-570. ## 8. Nuth M., Laloui L., "Effective stress concept in unsaturated soils: Clarification and validation of a unified framework", Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., Vol. 32, No. 7 (2008) 771-801. ## 9. Alonso E. E., Gens A., Josa A., "A constitutive model for partially saturated soil", Geotechnique, Vol. 40, No. 3 (1990) 405-430. ## 10. Gens A., Sanchez M., Sheng D., "On constitutive modeling of unsaturated soils", Acta Geotech., Vol. 1, No. 3 (2006) 137-147. ## 11. Josa A., "Un modelo eslastoplastico para suelos no saturados", PhD. thesis, Univ. of Politencnica de Catalunya, Barcelona, Spain, (1988). ## 12. Gallipoli D., D’Onza F., Wheeler S. J., "A sequential method for selecting parameter values in the Barcelona basic model", Can. Geotech, J., Vol. 47, No.11 (2010) 1175-1186. ## 13. Zhang X., Xiao M., "Using modified state surface approach to select parameter values in the Barcelona basic model", Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech, Vol. 37, No. 12 (2013) 1847-1866.11. ## 14. Hatami K., Granados J. E., Esmaili D., Miller G. A., "Influence of gravimetric water content on geotextile reinforcement pullout resistance in MSE walls with marginal soils", Transp. Res. Rec., Vol. 13, No. 3836 (2013) 66-74. ## 15. Alipour R., Khazaei J., S. Pakbaz M., Ghalandarzadeh A., "Settlement control by deep and mass soil mixing in clayey soil", Int’l civil engineering Institution, Paper 160008, (2016). ## 16. Hatami K., Esmaeli D., Chan E. C., Miller G. A., "Laboratory performance of reduced-scale reinforced embankments at different moisture contents", Int’l Journal of Geotechnical Engineering., Vol. 8, No. 3 (2014). ## 17. Sexton B. G., McCabe B. A., "Modeling stone column installation in an elasto visco plastic soil", Int’l Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 9, No. 5 (2015). ## 18. Hatami A., Tourchi.S., "A thermomechanical constitutive model for unsaturated clays", Int’l Journal of Geotechnical Engineering. Vol. 12, No. 2 (2018). ## 19. Fredlund D. G., Rahardjo H., Fredlund M. D., "Unsaturated Soil Mechanics in Engineering Practice", JOHN WILEY & SONS INC., (2012). ## 20. Fredlund D. G., Rahardjo H.,"Soil mechanics for unsaturated soils", Wiley, New York, (1993). ## 21. Anand J., Puppala R. S., Soheil N., Deren Yuan., "Design of mechanically stabilized earth walls and reinforced soil slopes", FHWA/TX-08/0-5179-1, Federal Highway Administration, The University of Texas at Arlington, Arlington, Texas, (2009) 76019-0308. ## 22. Sai Vanapalli & Won Oh., "A model for predicting the modulus of elasticity of unsaturated soils using the soil-water characteristic curve", Int’l Journal of Geotechnical Engineering. Vol. 4, No. 4 (2014). ## 23. Mojezi M., Biglari M., Kazem M., Ashayeri J & I. "Determination of shear modulus and damping ratio of normally consolidated unsaturated kaolin." Int’l Journal of Geotechnical Engineering", (2018). ## http://doi.org/10.1080/19386362.2018.1425179. ## 24. Garcia L. M., "Influence of moisture content on pullout resistance of geotextiles in marginal quality soils", Master’s thesis, Univ. of Oklahoma, Norman, OK, (2010). ##