مدل‌سازي نفوذ پيزوكن در رسوبات دريايي غيراشباع داراي هيدرات گاز

Modeling of Piezocone Penetration in Gas Hydrate Bearing Marine Sediments

اين مقاله يك مدل اجزا محدود را براي تحليل آزمايش نفوذ پيزوكن (PCPT) در خاك متخلخل غيراشباع ارايه مي دهد. لزوم بررسي اين آزمايش بخاطر وجود نوعي از خاك هاي غيراشباع مي باشد كه داراي تركيب هيدرات گاز مي باشند. اين تركيب در بستر اقيانوس ها و در قسمت فلات قاره اي يافت مي شود و تحت شرايط خاصي از فشار و دما پايدار مي باشد. با توجه به اينكه پس از ناپايداري اين تركيب، نمي توان با تيوري هاي موجود براي خاك اشباع رفتار خاك را بدرستي مدل‌سازي كرد، از برنامه ?-Stock (گتميري-1997) و با اعمال تغييراتي در اين مدل، استفاده شده‌است. رفتار خاك الاستيك غيرخطي در نظر گرفته شده و عمليات نفوذ پيزوكن در دو مرحله انجام شده‌است. اندركنش فازهاي مختلف موجود در خاك غيراشباع در حضور تغييرات درجه حرارت بصورت كاملا كوپله در نظر گرفته شده‌است، بطوريكه كليه خصوصيات مكانيكي و هيدروليكي محيط وابسته به دما مي باشد. اطلاعات اوليه اين مدل‌سازي از آزمايش هاي ميداني انجام شده در خليج گينه بدست آمده‌است. نتايج اين تحقيق حاكي از توانايي كيفي مدل عددي مذكور در پيش بيني رفتار رسوبات دريايي داراي هيدرات گاز مي باشد و با داشتن داده هاي ميداني كافي مي‌توان از آن در كاربردهاي واقعي استفاده نمود.

This paper investigates development of a finite element model to analyse PiezoCone Penetration Test (PCPT) in unsaturated porous soil. The study is carried out due to presence of a type of marine soil which contains Gas Hydrate. This componenet which can be found in seabed sediments of the continental shelf, is stable under special conditions of temperature and pressure. By missing this required condition, the existing theories are unable to predict the soil behaviour, so a numerical code called ?-Stock (Gatmiri, 1997) developed to overcome this problem. The behaviour of soil is considered to be nonlinear elastic and the Piezocone penetration has been modeled in two steps. Interaction of different soil phases have been considered completely coupled. Also all mechanical and hydraulic properties of environment are supposed to be temperature dependent. The intial data of this modeling derived from some field observations in Guinea Golf. The results of this numerical model describe the dissipation and mechanical behavior of these gas hydrate bearing marine sediments with an acceptable accuracy and can be improved in the case of having access to sufficient field observations.