شبیه سازی عددی رفتار زهکشی نشده خاک دانه ای با ذرات چندگوشه به کمک روش اجزای مجزا

در پژوهش حاضر، از روش اجزای مجزا برای شبیه سازی دو بعدی رفتار زهکشی نشده در مصالح دانه ای چندگوشه استفاده شده است. برای شبیه سازی عددی رفتار زهکشی نشده از دو روش حجم ثابت و استوانه استفاده شده و نتایج حاصل از هر دو روش با یکدیگر مقایسه گردید. در روش استوانه فرض می شود که لوله ای میان حفرات مجاور وجود دارد و امکان تبادل آب بین مراکز حفرات فراهم می شود. در این روش، قطر استوانه نماینده ای از نفوذپذیری خاک است. در روش حجم ثابت فرض می شود که حجم نمونه طی بارگذاری ثابت می ماند. شبیه سازی به کمک هر دو روش برای نمونه هایی انجام شده است. این نمونه ها تحت تنش همه جانبه ۲۰۰ کیلوپاسکال قرار گرفته و پس از تحکیم همه جانبه، تحت بارگذاری انحرافی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که پاسخ های حاصل از روش استوانه انطباق خوبی با روش حجم ثابت دارد و با افزایش سختی آب، نتایج هر دو روش بهم نزدیک تر می شوند. رفتار زهکشی نشده برحسب مقاومت برشی و فشار آب حفره ای متوسط در نمونه ماسه ای در تنش های همه جانبه ۸۰۰،۴۰۰،۲۰۰ و ۱۶۰۰ کیلوپاسکال به کمک روش استوانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد، بطوریکه در نمونه تحت تنش همه جانبه بیشتر، مقاومت برشی و فشار آب حفره ای متوسط مثبت بیشتری بوجود می آید، ولی با افزایش فشار همه جانبه، مقدار فشار آب حفره ای متوسط در نمونه کاهش می یابد. در انتها گستردگی توزیع فشار آب حفره ای متوسط در نمونه در کرنش های ۱۰ و ۳۰ درصد به کمک روش استوانه نشان داده شد و تاثیر تغییرات قطر استوانه در گستردگی توزیع فشار آب مورد بررسی قرار گرفت. بررسی گستردگی توزیع فشار آب حفره ای متوسط در کرنش های ۱۰ و ۳۰ درصد نشان داد که فشار آب در مرکز نمونه دارای کمترین مقدار است. همچنین با افزایش قطر استوانه، فشار آب در کل حفرات نمونه، بهم نزدیک می شود. در حالیکه هرچه قطر استوانه کمتر باشد، اختلاف فشار آب در حفرات نمونه بیشتر می شود.