توسعه مدل های رفتاری الاستوپلاستیک جامع و مدل سطح مرزی در پیش بینی رفتار دوره ای خاک ها

با افزایش قابلیت های نرم افزاری، استفاده از روشهای عددی برای پیش بینی رفتار مصالح ژئوتکنیکی رو به گسترش است. از طرفی اعتبار نتایج حل عددی بستگی به مدل و معادله ساختاری بکار رفته برای رفتار خاک دارد. در این پایان نامه سعی شده است که با استفاده از مفاهیم تئوری حالت بحرانی و پلاستیسیته محاسباتی مدل های جامع رفتاری الاستو پلاستیکی برای پیش بینی دقیق انواع خاک ها تحت شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده و در مسیرهای تنش متفاوت از طریق برنامه نویسی در برنامه matlab توسعه داده شود. در این تحقیق سه مدل رفتاری الاستو پلاستیک برای استفاده در برنامه های عددی توسعه داده شده است. مدل اول یک مدل رفتاری جامع ساده در چهارچوب حالت بحرانی برای شبیه سازی بارگذاری استاتیکی بوده که بسیاری از ضعف های مدلcam-clay اصلاح شده را بر طرف می کند. این مدل قادر به شبیه سازی روانگرایی استاتیکی در ماسه سست در حالت زهکشی نشده و رفتار اتساعی در ماسه متراکم و رس های پیش تحکیم می باشد. قانون جریان غیر متحد با استفاده از تابع پتانسیل شامل پارامتر اتساع، استفاده از زاویه lode در شیب خط حالت بحرانی، قابلیت انتخاب پارامترهای مدل بر حسب نوع خاک و در نهایت استفاده از روش نیمه ضمنی- نیمه صریح انتگرال گیری صفحات برشی cpm، در انتگرال گیری معادلات نموی تنش-کرنش در این مدل بکارگیری شده است که باعث تطابق خوب نتایج عددی و تجربی شده اند. یکی دیگر از ضعف های مدل خانواده cam-clay، عدم توانایی در تخمین دقیق ضریب فشار جانبی تحت شرایط تنش ادئومتر می باشد و از آن جا این مسیر تنش یکی از مسیر تنش های مهم در ژئوتکنیک می باشد دومین مدل الاستوپلاستیک جامع توسعه داده شده بر اساس یک ایده جدید به منظور اضافه کردن این قابلیت به مدل جامع قبلی توسعه داده شده است، به نحوی که با استفاده یک تابع تسلیم دو سطحه و در عین حال استفاده ازتنها یک پارامتر سخت شدگی به خوبی این مسیر تنش را مطابق نتایج تجربی( به طور مثال مانند رابطه جکی ) ، پیش بینی کند. در نهایت از آن جهت که مدل های الاستوپلاستیک در چهارچوب پلاستیسیته کلاسیک، به دلیل استفاده ازسطح تسلیم ثابت در فضای تنش، قادر به پیش بینی رفتار تناوبی خاک ها نمی باشند، یک مدل رفتاری بر مبنای تئوری حالت حدی و در چهارچوب مدل سطح مرزی توسعه داده شد. این مدل با در نظر گرفتن یک سطح دراکر- پراگر توسعه یافته با لحاظ کردن اثر زاویه lode برای سطح بارگذاری و سطح مرزی و بر اساس قانون نگاشت شعاعی جهت مرتبط ساختن وضعیت سطح تنش جاری و تنش نقطه تصویر، استفاده از قانون جریان غیر متحد، همچنین استفاده از مفهوم پارامتر وضعیت به عنوان یک پارامتر کلیدی توانایی بسیار خوبی در شبیه سازی مشخصه های رفتار تناوبی خاک های ماسه ای از خود نشان می دهد.