وضعیت گسیختگی در مصالح زمین سیمانی

ارائه یک مدل که بتواند رفتار مصالح را پیش بینی نماید یکی از تلاش هایی است که همواره ذهن محققان را به خود معطوف نموده است. تاکنون مدل های رفتاری زیادی برای پیش بینی رفتار مصالح زمین ارائه گردیده است. تنوع این مدل ها ناشی از پیچیدگی رفتار مصالح زمین تحت مسیرهای مختلف بارگذاری و تاثیرگذاری فاکتورهای زیاد در این خصوص است. در نظرگیری همه جنبه های رفتاری در یک مدل رفتاری منجر به پیچیدگی بسیار زیاد مدل و عدم کاربرد آن خواهد شد. به همین دلیل مدل های رفتاری پایه موجود عموماً در مدل کردن تعدادی از جنبه های رفتاری قوی هستند و در مصالح خاصی بیشتر کاربرد دارند. برای مثال برخی از مدل ها برای خاک های ماسه ای و برخی برای خاک های رسی ارائه گردیده اند. امروزه با توجه به توسعه در روش های عددی و پیشرفت های قابل توجه در محاسبات کامپیوتری لزوم ارتقاء مدل های رفتاری پایه ای و کلاسیک جهت پیش بینی واقع بینانه تر رفتار مصالح زمین امری اجتناب ناپذیر است. از انواع مهم مصالح زمین در مهندسی که هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی وجود دارد مصالح سیمانی است که در آن فضای خالی بین دانه ای توسط مواد چسباننده پر شده است.بدین ترتیب در این مصالح علاوه بر اصطکاک، چسبندگی هم نقش مهمی را ایفا خواهد کرد. مدل رفتاری ای که توانایی بیان رفتار این مصالح را داشته باشد بایستی دارای یک سطح گسیختگی ویژه در این خصوص باشد. مطالعات مروری نشان می دهد که در مدل های کلاسیک موجود ویژگی های گسیختگی مصالح سیمانی به خوبی قابل بیان نیست لذا در تحقیق حاضر یک مدل رفتاری ارتجاعی – خمیری پایه (2cjs) برای تشریح رفتار در مرحله گسیختگی مصالح سیمانی ارتقاء داده شده است. مدل 2cjsاز زیر مجموعه های مدل cjsاست که علاوه بر قسمت ارتجاعی غیر خطی دارای دو مکانیزم خمیری انحرافی و همسان است. سطح تسلیم در مکانیزم انحرافی به صورت مخروط با مقطع نا متقارن و سطح تسلیم مکانیزم همسان یک صفحه عمود بر محور هیدرواستاتیک در فضای تنش های اصلی است.قانون جریان برای مکانیزم انحرافی غیر متحد و برای مکانیزم همسان، متحد است. این مدل بطور کلی برای خاک های دانه ای بیشترین کاربرد را داشته و سطح گسیختگی آن با شیب ثابت و گذرنده از مبداء مختصات است. لذا ارتقاء آن برای بیان رفتار گسیختگی مصالح سیمانی منوط به وارد سازی ترم چسبندگی و اثرات دانسیته و تنش محصور کننده از یک طرف و مکانیزم نرم شوندگی مناسب از طرف دیگر است. بر اساس مطالعه رفتارهای مشاهده شده تحت مسیرهای آزمایشگاهی و محاسباتی مصالح سیمانی در این تحقیق سطح گسیختگی مدل 2cjsمورد توسعه قرار گرفت. در این توسعه وارد سازی اثرات دانسیته و تنش محصور کننده در مقاومت مصالح و نیز کاهش مقاومت حداکثر طی اعمال کرنش (نرم شوندگی) با رعایت اصول ترمودینامیک و منطبق با رفتار تجربی مصالح سیمانی صورت گرفت. سپس روابط و معادلات توسعه داده شده به برنامه cjsموجود در کد flac اعمال گردید. در انتها جهت اعتبار بخشی مدل نتایج آزمایش های سه محوری روی انواع مصالح سیمانی مورد استفاده قرار گرفته است نتایج حاصل نشان می دهد که مدل 2cjsقابلیت مدل کردن خاک های سیمانی را به خوبی دارا می باشد.