تاثیر مدل سازی کاهش سختی بر نتایج تحلیل تفاضل محدودی آزمایش های اتساع حفره در خاک

در کارهای مهندسی، معمولاً برای مدل سازی عددی رفتار خاک از یک سختی ثابت که میانگین سختی خاک در محدوده وسیعی از کرنش ها است، استفاده مِی شود. این در حالی است که رفتار واقعی اکثر خاک ها، حتی در محدوده کرنش های کوچک به شدت غیرخطی است. در این مقاله، با شبیه سازی عددی آزمایش پرسیومتر در خاک رسی جنوب تهران با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود دوبعدی flac ،مسأله اتساع حفره استوانه ای داخل خاک مورد بررسی قرار گرفت. مدل رفتاری الاستوپلاستیک موهر-کولمب برای توده خاک در نظر گرفته شد و سختی خاک به دو صورت مدل گردید: 1- سختی ثابت و 2- سختی کاهش یابنده بر طبق یک رابطه توانی بر حسب کرنش برشی در طول بارگذاری. مشخصات مدل عددی و چگونگی انتخاب پارامترهای مدل تشریح شده است. منحنی فشار-حجم حاصل از مدل با سختی کاهش یابنده در مقایسه با سختی ثابت، انطباق بسیار بهتری را با منحنی واقعی آزمایش نشان می دهد. بیشترین اختلاف مقدار تغییر حجم پیش بینی شده توسط مدل نسبت به مقدار واقعی به دست آمده از آزمایش در محدوده رفتار الاستیک، در مدل با سختی ثابت برابر 36 درصد می باشد که این مقدار در مدل با سختی کاهش یابنده به کمتر از 5 درصد کاهش یافته است. میدان های تنش و کرنش و تغییرشکل ایجاد شده در توده خاک اطراف حفره آزمایش پرسیومتر در دو مدل با سختی ثابت و متغیر در این مقاله ارائه شده و مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. بررسی اختلاف تغییرشکل های حاصل از دو مدل در محدوده رفتار الاستیک و پلاستیک خاک و همچنین تاثیر افزایش قطر حفره بر میزان این اختلاف نشان می دهد که استفاده از فرض سختی ثابت در تحلیل های مربوط به اتساع حفره استوانه ای در خاک دقیق نبوده و منجر به برآوردهای نادرست از تغییرشکل های ایجاد شده در توده خاک می گردد.