توسعه یک مدل جامع لایه مرزی خاک- سازه با استفاده از مکانیک خاک حالت بحرانی

در مهندسی ژئوتکنیک، رفتار لایه مرزی خاک-سازه نقش مهمی در تعریف اندرکنش خاک-سازه مانند پی های سطحی و عمیق، تونل ها، دیوارهای حائل و ...، ایفا می نماید. مقاومت برشی لایه مرزی در مقایسه با مقاومت برشی خاک ضعیف تر است. بنابراین، تحلیل و طراحی سازه های در تماس با خاک در برخی موارد توسط مقاومت برشی لایه مرزی کنترل می گردد. لایه مرزی به محدوده مرزی بین دو محیط گفته می شود، که تنش را از محیطی به محیط دیگر منتقل می کند. شبیه سازی عددی مسائل اندرکنش خاک و سازه نیازمند مدل سازی مناسب رفتار لایه مرزی خاک-سازه می باشد. در این پایان نامه، یک مدل جامع جدید برای لایه مرزی خاک-سازه به منظور توصیف رفتار لایه مرزی شامل کرنش سختی، کرنش نرمی، اتساع قائم و مسیر تنش لایه مرزی بین خاک و سازه در طول برش بسط داده شده است. در مدل ارائه شده از یک مدل جامع خاک که قابلیت شبیه سازی رفتارهای غیرخطی خاک های مختلف شامل ماسه های سست و متراکم، رس های عادی تحکیم یافته و بیش تحکیم یافته تحت شرایط مختلف بارگذاری مونوتنیک را دارد، استفاده شده است. مفاهیم مکانیک خاک حالت بحرانی که در مدل سازی رفتار خاک مورد استفاده قرار گرفته، با یک شبیه سازی برای مدل کردن لایه مرزی خاک و سازه و در چارچوب پلاستیسیته استفاده شده است. این مدل شامل دو سطح تسلیم است که به ترتیب از قانون جریان غیر متحد و قانون جریان متحد تبعیت می کنند. مفاهیم ریاضی مدل واضح است و پارامترهای مدل از نتایج آزمایش ها بدست می آیند. نتایج پیش بینی مدل با نتایج آزمایشگاهی مختلف بدست آمده از آزمایش برش ساده و برش مستقیم در شرایط تنش عمودی ثابت و حجم ثابت مقایسه شده است و نتایج نشان می دهند که پیش بینی مدل مورد قبول و قابل استفاده در مسائل کاربردی می باشد. همچنین در این تحقیق، یک مدل لایه مرزی خاک-سازه موجود، که برای بیان رفتار لایه مرزی سطح تماسی بین خاک دانه ای و سازه می باشد؛ تصحیح شده است. مدل مذکور بر مبنای معیار گسیختگی موهر-کولمب، شامل سخت شدگی و نرم شدگی انحرافی، انقباض و انبساط و حالت نهایی می باشد. مدل اصلاح شده به خوبی رفتار لایه مرزی خاک و سازه در شرایط تنش عمودی ثابت را شبیه سازی می کند.