بعلت نامعینی و تغییرپذیری ذاتی پارامترهای فیزیکی و مقاومتی خاک و خطاهای اندازه گیری و تقریبهای موجود در مدلهای تحلیلی، تحلیل پایداری شیروانیها یک پدیده احتمالاتی است . در روش شبیه سازی مونت کارلوجهت پارامترهای ورودی تغییرپذیرتوزیع احتمالاتی تعریف می شود و با نمونه گیری تصادفی از این توزیعها ضرایب اطمینان در دفعات بسیار محاسبه گردیده و در نهایت یک توزیع احتمالاتی برای آن بدست می آید.

تامین فاکتورهای اقتصادی و ایمنی در طراحی سازه های خاکی یا هر سازه دیگری مستلزم درک و تحلیل صحیحی از رفتار محیط خاکی، تحت شرایط گوناگون محیطی و بارگذاری است.پیشرفت های سخت افزاری در زمینه کاوش و تحلیل، بخصوص در دو دهه اخیر، ابزارهای مناسبی برای انجام تحلیل های مفصل و دقیق از رفتار خاک را در اختیار طراح قرار می دهد. جز بسیار اساسی در این تحلیلها روابط رفتاری (روابط بین تنش و کرنش) می باشد که در واقع شاخصه ای یگانه برای هر نوع ماده خالص (اینجا هر خاک خاص) می باشد. بصورتیکه یک تحلیل بسیار پیچیده تئوریکی که اندرکنش پیچیده ای از برگذاریهای مختلف و شرایط محیطی را در برمی گیرد با یک رابطه رفتاری ضعیف به تحلیلی ضعیف تبدیل می شود، همان نتیجه ای که مثلا از کاوشهای ابتدایی ضعیف حاصل می آید. بنابراین توسعه روابط رفتاری دقیقتر نه یک علاقه تئوریک بلکه بخشی ضروری در این گونه مطالعات است. برای رسیدن به این هدف درک درستی از رفتار ماسه تحت شرایط مختلف و شناسایی عوامل موثر و اندرکنش آنها در جهت دهی رفتار، اولین قدم به شمار می رود.پس از شناسایی رفتار، مولفه های این شناخت با استفاده از ابزار و چارچوب های مناسب به صورت فرمولهای قابل استفاده در تحلیل های مهندسی تبدیل می شوند باید توجه داشت که یک شناخت دقیق در صورت استفاده از چارچوب های نامناسب برای تبدیل به روابط ریاضیاتی ارزش بالایی نخواهد داشت. چارچوب پلاستیسیته کلاسیک به علت قدرت و تناوری حاصل از دهه های متمادی کارتئوریک و تجربی بر روی فلزات یکی از این ابزار مناسب است.خصوصا ایده های قوی دیگری که در درون پلاستیسیته کلاسیک برای تشریح رفتار فلزات تحت بارگذاریهای پیچیده شکل گرفته اند یا با الهام از آن متولد شده اند. ابزار مناسبی برای مدلسازی رفتار خاک ارائه می دهند.در این پایان نامه نیز سعی شده است هر دو مورد ضروری عنوان شده (شناخت - ابزار) در بررسی مدلهای رفتاری برای ماسه ها مطالعه گردد. بنابراین ضمن مطالعه مفصل از ایده پلاستیسیته کلاسیک و دیگر ایده های مرتبط، چارچوب پلاستیسیته عمومی که با الهام از پلاستیسیته کلاسیک ارائه شده است نیز مورد مطالعه قرار گرفته است به این امر در فصل اول و اوائل فصل سوم اشاره شده است ضمنا سعی گردیده است که رفتار ماسه نیز به طور تفصیلی در شرایط زهکشی نشده مورد مطالعه قرار گیرد تا درک صحیح از عملکرد مدل های مورد توجه در ارائه آنها حاصل آید. بخشی از نتایج مطالعه رفتار ماسه ها در فصل دوم و پیوست دوم آورده شده است در فصل سوم نیز مطالعه یک مدل خاص در چارچوب پلاستیسیته عمومی و کالیبراسیون آن برای ماسه تویرا (ژاپن) صورت گرفته است تا بتوان نتایج پیش بینی شده را با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار داد. ضمن آنکه اصلاح کوچکی نیز در این مدل پیشنهاد گردیده است. همچنین با استفاده از ویژگیهای خاص این مدل اصلاح کوچکی نیز در یکی از روابط ارائه شده برای ماسه ها (نشانه حالت ایشی ها را 1993) صورت گرفته است.

در این پایان نامه مدل الاستوپلاستیک دو سطحی حالت بحرانی برای ماسه ها ‏‎(manzari & dafalias, 1997)‎‏ مورد ارزیابی قرار گرفته است. این مدل بر اساس دو مفهوم تئوری خمیر مدلهای دو سطحی و مفهومی پارامتر حالت به صورت متغیر اصلی در فرمولاسیون مدل، برگرفته از قالب مکانیک خاک حالت بحرانی ارائه شده است. به منظور بررسی عملکرد مدل در حالتهای مختلف بارگذاری بر اساس فرمولاسیون مدل، الگوریتمی برای آن تنظیم گردیده و بعد از کالیبراسیون مدل برای ماسه ها ‏‎banding, toyoura‎‏ نتایج به دست آمده از مدل با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده نشان می دهند هر چند مدل در تفکیک رفتارهای انقباضی و اتساعی موفق نشان می دهد و پیش بینی های مدل برای محدوده ای از فشارهای همه جانبه و نشانه خلا در مدل کالیبره شده است مناسب می باشند، برای محدوده های دیگر فشار و دانسیته عملکرد مدل قابل قبول نمی باشد. به عبارت دیگر این مدل قادر نیست رفتار نمونه هایی که تحت تنش، حالت اولیه و زهکشی متفاوت با شرایط کالیبراسیون تهیه شده اند را با دقت خوبی پیش بینی نماید. این ضعف در مورد بارگذاری سیکلی و نمونه های متراکم تر از حالت بحرانی بیشتر خود را نشان داد.