تحلیل تاثیر مدلهای رفتاری مختلف خاک بر پاسخ تغییرشکلی گودهای عمیق در تحلیل عددی

گسترش فزاینده سازه های زیرزمینی در محیط های شهری سبب شده است که تحلیل رفتار مکانیکی گودهای عمیق به یکی از مسائل بنیادی در مهندسی ژئوتکنیک تبدیل شود. پاسخ تغییرشکلی دیواره گود و نحوه بازتوزیع تنش در توده خاک اطراف آن به طور مستقیم به چارچوب رفتاری در نظر گرفته شده برای خاک وابسته است. ساده سازی رفتار خاک در تحلیل های عددی می تواند به برآوردهای غیرواقع بینانه از تغییر مکان ها و گستره نواحی تسلیم منجر شود. هدف این پژوهش بررسی اثر مدل های رفتاری مختلف خاک بر پیش بینی تغییر مکان های جانبی دیواره گود و توزیع تنش و کرنش در توده خاک در چارچوب تحلیل اجزای محدود است. در این مطالعه یک گود با عمق نهایی ۱۸ متر در چهار مرحله برداشت متوالی شبیه سازی شده و رفتار آن در دو چارچوب رفتاری شامل مدل الاستوپلاستیک ساده و مدل سخت شوندگی خاک مورد ارزیابی قرار گرفته است. در تحلیل انجام شده میدان تنش اولیه بر اساس وزن مخصوص لایه های خاک ایجاد و سپس فرآیند گودبرداری به صورت مرحله ای در محیط عددی اعمال شده است. در هر مرحله مقادیر تغییر مکان افقی دیواره، توزیع تنش قائم و جانبی و همچنین الگوی کرنش برشی در توده خاک استخراج و مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که بیشینه تغییر مکان افقی دیواره در مدل الاستوپلاستیک ساده برابر با ۶۴ میلی متر و در مدل سخت شوندگی خاک برابر با ۷۹ میلی متر است که بیانگر اختلافی در حدود ۲۳ درصد میان دو چارچوب رفتاری است. همچنین بیشینه کرنش برشی در مدل سخت شوندگی به حدود ۱.۳۵ درصد رسیده در حالی که این مقدار در مدل ساده حدود ۰.۸۵ درصد محاسبه شده است. بررسی میدان تنش نیز نشان داد که در مدل سخت شوندگی آزادشدگی تنش در مجاورت گود باعث انتقال تنش به فاصله های دورتری از دیواره شده و ناحیه تاثیر گودبرداری در توده خاک گسترده تر است. تحلیل همزمان تغییر مکان، تنش و کرنش نشان می دهد که مدل های رفتاری پیشرفته تر با در نظر گرفتن وابستگی سختی خاک به سطح تنش و کرنش توانایی بیشتری در بازنمایی رفتار واقعی توده خاک دارند و پیش بینی واقع بینانه تری از پاسخ تغییرشکلی گودهای عمیق ارائه می کنند. انتخاب چارچوب رفتاری مناسب در تحلیل های عددی می تواند نقش تعیین کننده ای در ارزیابی پایداری و کنترل تغییر شکل های جانبی در پروژه های گودبرداری عمیق ایفا کند.

کلیدواژه ها:

اجزای محدود ، تغییر مکان دیواره گود ، سخت شوندگی ، خاک ، مدل رفتاری خاک