مدل سازی عددی روانگرایی خاک ناشی از انفجار

چکیده انفجار مواد منفجره در خاک ماسه ای اشباع تولید موج فشاری با شدت بالا می کند. این امواج فشاری باعث افزایش قابل توجه فشار آب منفذی و کاهش تنش موثر می شود که ممکن است باعث روانگرایی خاک شود. به همین دلیل درک مکانیسم گسترش روانگرایی ناشی از انفجار و چگونگی کاهش خسارات ناشی از آن برای مهندسین ژئوتکنیک و پدافند غیرعامل از اهمیت بالایی برخوردار است. مدل سازی عددی روانگرایی ناشی از انفجار به دلیل ساختار پیچیده ی خاک، دامنه بالای بارگذاری، مدت زمان کوتاه انفجار، کرنش بالا و فشار آب منفذی دارای پیچیدگی بسیاری است. همچنین نتایج و فرمول های به دست آمده از روش تجربی وابستگی زیادی به شرایط سایت و روش انجام آزمایش دارد. امروزه باوجود روش های عددی و نرم افزار هایی که توانایی تحلیل مکانیسم پیچیده روانگرایی ناشی از انفجار را دارا می باشد، لزوم بررسی های بیشتر این موضوع ایجاد شده است. در این پایان نامه پدیده ی روانگرایی ناشی از انفجار در فضای سه بعدی با استفاده از نرم افزار اجزا محدود تحلیل دینامیکی صریح غیر خطی ls-dyna v971 r4.2 شبیه سازی شده است. برای مدل سازی خصوصیات خاک از مدل خاک ماسه ای اشباع mat-fhwa-soil موجود در نرم افزار ls-dyna با فرض رفتار موهر- کولمب اصلاح شده کمک گرفته شده است. برای اعمال بارگذاری انفجار از یک شارژ انفجاری استوانه ای مدفون که بر روی محور تقارن مدل قرار دارد، استفاده شده است. برای شبیه سازی انفجار معادله حالتjwl بکار گرفته شده است. علاوه بر مدل سازی عددی پدیده ی روانگرایی ناشی از انفجار، مطالعات پارامتری برای بررسی تأثیر پارامترهای مربوط به مشخصات خاک ازجمله مدول بالک اسکلت خاک، چسبندگی خاک، زاویه اصطکاک داخلی حداکثر و باقیمانده خاک و همچنین پارامترهای مربوط به شرایط بارگذاری مانند مقدار شارژ انفجاری و فاصله پیمایش بر تولید فشار آب منفذی اضافی باقیمانده و نسبت فشار آب منفذی اضافی باقیمانده انجام شد. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می-دهد که در محدوده ی فرضیات صورت گرفته، با افزایش مدول بالک اسکلت خاک، فشار آب منفذی اضافی باقیمانده افزایش می یابد. پارامتر های چسبندگی خاک، زاویه اصطکاک داخلی حداکثر و باقیمانده خاک تأثیری بر تولید فشار آب منفذی اضافی باقیمانده ندارند. با 5/2 برابر شدن مقدار شارژ انفجاری نسبت فشار آب منفذی اضافی باقیمانده 23 درصد افزایش و فشار آب منفذی اضافی باقیمانده 15500 پاسکال افزایش می یابد. همچنین با افزایش فاصله پیمایش تولید فشار آب منفذی اضافی باقیمانده کاهش می یابد.