مدل سازي رفتار خاك هاي دانه اي غيراشباع به روش اجزا منفصل

Discrete Element Method for Modeling the Mechanical Behavior of Unsaturated Granular Material

در بررسي رفتار مهندسي خاك ها اگرچه بخش قابل توجهي از شرايطي كه مهندسي ژئوتكنيك با آن روبرو مي شود شامل خاك هاي غيراشباع است، با اينحال تحليل و طراحي به روش مرسوم با فرض شرايط محدودكننده خاك به صورت كاملاً خشك و يا كاملاً اشباع انجام ميپذيرد. در خاكهاي غيراشباع، پديده موئينگي موجب ايجاد نيروهاي جاذب بين ذرات ميگردد. روش اجزا منفصل، روشي مناسب براي بررسي اثرات موئينگي است. در روش اجزاء منفصل به صورت پيدرپي محاسبات قانون دوم نيوتن براي ذرات و قانون نيرو- جابه جايي در نقاط تماس ذرات صورت مي پذيرد. در اين مقاله، رفتار خاك هاي غيراشباع در رژيم پاندولي با استفاده از روش اجزا منفصل شبيه سازي شده است. آزمايش سه محوري به صورت دوبعدي و با درنظر گرفتن اثرات نيروي موئينگي مدلسازي گرديده است. نهايتاً، اثرات موئينگي بر پارامترهاي ماكرو خاكدانه اي مدل سازي شده (تنش، كرنش محوري، كرنش حجمي و درصد نشانه خلاء) و پارامترهاي معيار گسيختگي كولمب بررسي شده است.

Although a significant portion of conditions encountered in geotechnical engineering، for investigating engineering behavior of soil، involves unsaturated soils; the traditional analysis and design approach has been to assume the limiting conditions of soils being either completely dry or completely saturated. In unsaturated soils the capillary force produce attractive forces between particles. Discrete Element Method (DEM) is an appropriate tool to consider the capillary effects. The calculations performed in DEM is based on iterative application of Newton’s second law to the particles and force-displacement law at the contacts. In the present study، the behavior of unsaturated soils in pendular regime is simulated utilizing DEM. Triaxial compression tests were modeled as two-dimensional، considering capillary force effects. Finally، capillary effects on Macro parameters of a simulated granular soil (stress، axial strain، volumetric strain and void ratio) and Mohr Coulomb failure criteria parameters were studied.