مدل‌سازي عددي ديوار خاك مسلح به‌روش محيط دوفازي و مدل رفتاري هذلولي

Numerical Modeling of Reinforced Soil Walls Using Multiphase Approach and Hyperbolic Constitutive Model

گسترش كاربرد توده‌هاي خاك مسلح و لزوم شناخت و پيش‌بيني بهتر رفتار آن‌ها از يك‌سو، پيچيده و پرهزينه بودن تحليل عددي توده‌هاي مسلح به‌صورت مستقيم از سوي ديگر، سبب پيدايش و كاربرد روش‌هاي تحليل همگن شده است. در اين پژوهش، به توسعۀ روش محيط‌هاي دوفازي كه چارچوب جديدي در روش‌هاي همگن‌سازي محسوب مي‌گردد، پرداخته شده است. اين توسعه با به‌كارگيري مدل رفتاري هذلولي دانكن چانگ در روابط محيط‌هاي دوفازي و شبيه‌سازي رفتار خاك تودۀ مسلح با اين مدل رفتاري انجام شده است. به بيان بهتر، در اين مطالعه تلاش شده است تا با تخصيص مدل رفتاري هذلولي به خاك و اعمال مدل رفتاري ارتجاعي خميري كامل براي تسليح‌كننده‌هاي تودۀ مسلح، الگوي رفتاري جديدي براي تحليل محيط‌هاي خاك مسلح به‌صورت همگن ارائه شود. پس از ارائۀ الگوي رفتاري اشاره شده به تحليل عددي يك ديوار خاك مسلح واقعي (بزرگ‌مقياس) پرداخته شد. ديوار مذكور به دو صورت همگن و مجزا مورد تحليل قرار گرفت. پس از بررسي نتايج تحليل به دو روش اشاره شده و مقايسه‌‌ آن‌ها با مقادير اندازه‌گيري‌شده، دقت مناسب الگوي دوفازي توسعۀافته تأييد گرديد. هم‌چنين مشاهده شد كه در حالت تحليل مجزا، مدل رفتاري هذلولي دانكن چانگ، باوجود سادگي، پيش‌بيني مناسبي از رفتار ديوار خاك مسلح ارائه مي‌دهد.

Due to widespread application of reinforced soil media and the crucial need to understand and anticipate its actual behavior, in addition to the fact that direct numerical analysis of reinforced masses is a difficult and timeconsuming procedure, homogenization methods have been introduced. In this study, multiphase approach which is considered as a new framework in homogenization methods is developed. This development is done using the DuncanChang hyperbolic model for simulating the behavior of soil in a reinforced medium. In this study, efforts have been made to propose a new multiphase model for analyzing reinforced soil media, based on assigning the DuncanChang constitutive model to soil and elasticperfectly plastic behavior to reinforcements. A developed multiphase model is used to simulate a fullscale reinforced soil wall. The wall has been analyzed by means of both direct and homogenization approaches, using DuncanChang constitutive model and the developed multiphase model, respectively. After comparing the results of the analyses, sufficient accuracy of homogenization approach using proposed multiphase model has been approved. It is also observed that in contrast to its simplicity, the DuncanChang hyperbolic model presents a suitable estimation of behavior of the reinforced soil wall in case of implementing direct analysismethod.