مدلسازی عددی سه بعدی پاسخ گروه شمع در برابر گسترش جانبی ناشی از روانگرایی

در این مقاله رفتار گروه شمع در برابر گسترش‌ جانبی ناشی از روانگرایی با استفاده از تحلیل المان محدود سه‌بعدی همبسته خاک-آب بررسی شده است. به منظور صحت سنجی مدل عددی، از نتایج یک مدل آزمایشگاهی بزرگ مقیاس میزلرزه 1g استفاده شده است. مدل عددی با دقت قابل قبولی پاسخ خاک در میدان آزاد شامل شتاب، فشار آب حفره‌ای اضافی و جابجایی و همچنین پاسخ گروه شمع شامل جابجایی و لنگر خمشی را شبیه‌سازی نموده است. نتایج نشان می‌دهد که روانگرایی در خاک، در لحظات ابتدایی لرزش در اعماق سطحی آغاز شده و با وقوع روانگرایی، دامنه شتاب خاک کاهش یافته است. بیشترین مقدار جابجایی جانبی خاک حین گسترش جانبی در فواصل دور از شمعها رخ داده و جابجایی خاک در مجاورت شمعها کاهش یافته است. تغییرات لنگر خمشی در شمعها با عمق و به خصوص بیشینه لنگر خمشی در شمعها نیز با دقت قابل قبولی شبیه‌سازی شده است. بیشینه لنگر خمشی منفی در نزدیکی کلاهک شمع و بیشینه لنگر خمشی مثبت در نزدیکی کف مدل رخ داده و مقدار بیشینه لنگر خمشی در شمع پایین دست گروه حدود 70% بیشتر از بیشینه لنگر خمشی در شمع بالادست می‌باشد. نتایج مطالعه پارامتری نشان می‌دهد که با افزایش سختی خمشی شمع و همچنین کاهش تراکم ماسه، میزان جابجایی و لنگر خمشی در شمع کاهش می‌یابد. دامنه شتاب تحریک بیشترین تاثیر را بر پاسخ شمع داشته به گونه‌ای که با افزایش آن به 5/3 برابر مقدار اولیه، بیشینه لنگر خمشی در شمع 6/3 برابر افزایش می‌یابد.