زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

نسبت‌های ناهمسانگردی کشسان در خاک‌های غیر چسبنده و ارزیابی روابط حاکم بر آن‌ها

نویسنده
دانشگاه خوارزمی
چکیده
نسبت‌های ناهمسانگردی کشسان در خاک‌های غیر چسبنده همواره از اهمیتی حیاتی در بررسی و مطالعات بسیاری از مسائل مرتبط با مهندسی ژئوتکنیک و زمین‏شناسی مهندسی برخوردار بوده‌اند. . این نسبت‌ها ناشی از تفاوتهای موجود در مقادیر پارامترهای ناهمسانگرد کشسان در جهات و صفحات مختلف خاک می‌باشند. هدف اصلی در این مطالعه، شناسایی دامنه تغییرات نسبت‌های ناهمسانگردی حاصل از مدول‌های برشی ناهمسانگرد و مدول‌های یانگ ناهمسانگرد در گستره‌ای از انواع خاک‌های غیر چسبنده و متعاقباً ارزیابی روابط بالقوه میان این دو نوع نسبت ناهمسانگردی می‌باشد. بدین منظور، با فرض وجود همسانگردی عرضی در خاک‏های غیر چسبنده، ضرایب کشسانی ناهمسانگرد حاصل از 266 آزمون انجام شده بر روی 37 نمونه متفاوت از 10 نوع ماسه مختلف، که از آزمون‌های آزمایشگاهی سه محوری مرسوم، اندازه‏گیری سرعت‏های امواج لرزه‏ای در آزمایشگاه و شبیه‏سازی‏های عددی به‌دست آمده بودند، از پیشینه تحقیق جمع‌آوری شدند. با طبقه‌بندی اطلاعات گردآوری شده و سپس تجزیه و تحلیل آن‌ها، در نخستین گام، بزرگی نسبت‌های ناهمسانگردی مدول‌های برشی و یانگ برای خاک‌های مورد مطالعه محاسبه گردیدند. در ادامه، با پیاده‌سازی نسبت‌های ناهمسانگردی در مقابل یکدیگر و اجرای یک سری از تحلیل‏های رگرسیونی بر روی نتایج بدست آمده، میزان وابستگی محتمل میان این دو نوع ناهمسانگردی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. در آخر، معادلات تشریح کننده روابط میان نسبت‌های ناهمسانگردی مدول برشی و مدول یانگ استخراج شده و بر مبنای آن‌ها به لزوم استفاده از این معادلات به‌جای روابط مشابه قدیمی در پیشینه تحقیق اشاره گردید.
کلیدواژه‌ها

Bellotti, R., Jamiolkowski, M., Lo Presti, D. C. F., O’Neill, D. A., 1996. Anisotropy of small strain stiffness in Ticino sand. Geotechnique, 46, 1, 115-131.
Das, B. M., 2008. Advanced Soil Mechanics, 3rd ed. Taylor & Francis Group, New York, USA.
Das, B. M., Sobhan, K., 2014. Principles of Geotechnical Engineering, 4th ed. Cengage Learning, Stamford, USA.
Das, B. M., Ramana, G. V., 2011. Principles of Soil Dynamics, 2nd ed. Cengage Learning, Stamford, USA.
Dutta, T. T., Otsubo, M., Kuwano, R., Sato, T., 2020. Estimating multidirectional stiffness of soils using planar piezoelectric transducers in a large triaxial apparatus. Soils and Foundations, 60, 5, 1269-1286.
Ezaoui, A., Di Benedetto, H., 2009. Experimental measurements of the global anisotropic elastic behaviour of dry Hostun sand during triaxial tests, and effect of sample preparation. Geotechnique, 59, 7, 621-635.
Fioravante, V., 2000. Anisotropy of small strain stiffness of Ticino and Kenya sands from seismic wave propagation measured in triaxial testing. Soils and Foundations, 40, 4, 129-142.
Fioravante, V., Giretti, D., Jamiolkowski, M., 2013. Small strain stiffness of carbonate Kenya Sand. Engineering Geology, 161, 65-80.
Graham, J., Houlsby, G. T., 1983. Anisotropic elasticity of a natural clay. Geotechnique, 33, 2, 165-180.
Gu, X. Q., Hu, J., Huang, M., 2017. Anisotropy of elasticity and fabric of granular soils. Granular Matter, 19:33.
Gu, X. Q., Li, Y., Hu, J., Shi, Z., Liang, F., Huang, M., 2022. Elastic shear stiffness anisotropy and fabric anisotropy of natural clays. Acta Geotechnica, 17, 3229-3243.
Gu, X. Q., Liang, X., Hu, J., 2023. Quantifying fabric anisotropy of granular materials using wave velocity anisotropy: a numerical investigation. Geotechnique, https://doi.org/10.1680/jgeot.22.00314.
He, H., Li, S., Senetakis, K., Coop, M. R., Liu, S., 2022. Influence of anisotropic stress path and stress history on stiffness of calcareous sands from Western Australia and the Philippines. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 14, 197-209.
Hoque, E., Tatsuoka, F., 2004. Effects of stress ratio on small-strain stiffness during triaxial shearing. Geotechnique, 54, 7, 429-439.
Kong, Y., Zhao, J., Yao, Y., 2013. A failure criterion for cross-anisotropic soils considering microstructure. Acta Geotechnica, 8, 665-673.
Kuwano, R., 1999. The stiffness and yielding anisotropy of sand. PhD Thesis, University of London (Imperial College).
Kuwano, R., Jardine, R. J., 2002. On the applicability of cross-anisotropic elasticity to granular materials at very small strains. Geotechnique, 52, 10, 727-749.
Liu, J., Otsubo, M., Kawaguchi, Y., Kuwano, R., 2022. Anisotropy in small-strain shear modulus of granular materials: Effets of particle properties and experimental conditions. Soils and Foundations, 62, 101105.
Nishimura, S., 2014. Cross-anisotropic deformation characteristics of natural sedimentary clays. Geotechnique, 64, 12, 981-996.
Otsubo, M., Liu, J., Kawaguchi, Y., Dutta, T. T., Kuwano, R., 2020. Anisotropy of elastic wave velocity influenced by particle shape and fabric anisotropy under K0 condition. Computers and Geotechnics, 128, 103775.
Pegah, E., 2023. Appraisal of fabric anisotropy ratio in granular soils based on grading and grains shape attributes. Journal of Engineering Geology, 17, 1, 1-41.
Pegah, E., Liu, H., 2020. Evaluating the overconsolidation ratios and peak friction angles of granular soil deposits using noninvasive seismic surveying. Acta Geotechnica, 15, 3193-3209.
Pegah, E., Liu, H., Dastanboo, N., 2017. Evaluation of the lateral earth pressure coefficients at-rest in granular soil deposits using the anisotropic components of S-wave velocity. Engineering Geology, 230, 55-63.
Pegah, E., Liu, H., Gholami, A., 2021. Estimating drained cross-anisotropic elastic parameters in saturated clays using the undrained properties. Engineering Geology, 293, 106340.
Pegah, E., Liu, H., Gu, X. Q., Gholami, A., 2022. A semi-analytical approach for efficient calculation of drained cross-anisotropic elastic moduli in saturated granular soils from undrained attributes. Computers and Geotechnics, 148, 104794.
Shi, J., Haegeman, W., Cnudde, V., 2021. Anisotropic small-strain stiffness of calcareous sand affected by sample preparation, particle characteristic and gradation. Geotechnique, 71, 4, 305-319.
Wang, Y. H., Mok, C. M. B., 2008. Mechanisms of small-strain shear-modulus anisotropy in soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 134, 10, 1516-1530.
Zamanian, M., Mollaei-Alamouti, V., Payan, M., 2020. Directional strength and stiffness characteristics of inherently anisotropic sand: The influence of deposition inclination. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 137, 106304.