ارزیابی چرخش محور­های اصلی تنش و کرنش و عدم هم­ محوری آن­ها در الگوی پیش ­بینی روانگرایی خاک­های غیر چسبنده
 

استاد راهنما:
 

دکتر سید امیر­الدین صدرنژاد
 

بهمن 1392
 

 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده:
بررسی رفتار خاک­ها در اثر بارگذاری­های متفاوت از مهمترین مسائل در مهندسی ژئوتکنیک می­باشد. رفتار خاک­ها وابسته به پارامتر­های متعددی نظیر دانه­بندی، جنس دانه­ها، نحوه بارگذاری، تاریخچه تنش و غیره است. عدم هم­محوری جهات تنش اصلی و کرنش اصلی پدیده­ای است که در سال­های اخیر توجه فراوانی را به خود جلب کرده است. این پدیده ناشی از ناهمسانی در رفتار خاک است. الگو­های رفتاری که بر اساس مستقل­های تنش و کرنش عمل می­ کنند، قادر به ارائه عدم هم­محوری خاک در جهات مختلف نیستند.
در این پایان ­نامه از نظریه چند صفحه­ای برای بررسی عدم هم­محوری استفاده شده است. این نظریه علاوه بر توانایی اعمال خواص ریزسنجی خاک مانند نسبت تخلخل، جنس دانه­ها و رفتار انبساطی و انقباضی خاک، قادر به اعمال بارگذاری­ در جهات مختلف است. به عبارتی این نظریه رابط میان خواص ماکروسکوپی و میکروسکوپی است. در این پایان ­نامه ابتدا نتایج حاصل از چرخش محور­های اصلی در رفتار خاک بررسی گردیده و سپس عدم هم­محوری آن نشان داده شده است.
 
 
 
 
1-فصل اول: مقدمه و کلیات 1
1-1-   مقدمه 2
1-2-اهداف پایان ­نامه 4
1-3-ساختار پایان ­نامه . 4
2-فصل دوم: مطالعات گذشته 5
2-1-عدم هم­محوری در رفتار خاک 6
2-1-1-تعریف عدم هم­محوری 6
2-1-2-مطالعات انجام شده بر روی عدم هم­محوری 7
2-1-3-مطالعات عددی گذشته بر روی عدم هم­محوری 9
2-2-دستگاه سیلندر استوانه­ای 11
2-2-1-معرفی 11
2-2-2-قوانین آزمایش سیلندر استوانه­ای 12
2-2-3-مطالعات آزمایشگاهی گذشته بر روی عدم هم­محوری به ­وسیله­ دستگاه سیلندر استوانه­ای   17
3-فصل سوم: نظریه چند صفحه­ای 28
3-1-مقدمه 29
3-2-تاریخچه نظریه چند صفحه­ای 29
3-3-مفهوم عددی نظریه چند صفحه­ای 30
3-4-الاستیسیته و نظریه چند صفحه­ای 30
3-5-امتیازات نظریه چند صفحه­ای 34
3-6-تفسیر نظریه چند صفحه­ای 35
3-7-تعریف صفحات در فضای سه بعدی . 37
3-8-الگوی الاستو پلاستیک با قانون سخت­شوندگی همسان 38
3-8-1-بارگذاری، باربرداری و بارگذاری مجدد 43
3-8-1-1-اولین بارگذاری 44
3-8-1-2-باربرداری 44
3-8-1-3-بارگذاری مجدد 45
3-9-بیضی مقاومت   . 46
4-فصل چهارم: نتایج الگوی چند صفحه­ای 48
4-1-مقدمه                49
4-2-صحت سنجی مدل 49
4-2-1-شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده با دانسیته نسبی 90%            50
4-3- بارگذاری تک­سویه در حالت زهکشی شده       50
4-3-1-مسیر تنش 51
4-3-2- نتایج 52
4-4-چرخش خالص در حالت زهکشی شده 79
4-4-1-مسیر تنش 79
4-4-2- نتایج 80
4-5-بارگذاری تک­سویه در حالت زهکشی نشده 86
4-5-1-مسیر تنش 86
4-5-2- نتایج 87
4-6-چرخش خالص در حالت زهکشی نشده 109
4-6-1-مسیر تنش 109
4-6-2- نتایج. 109
5-فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات 114
5-1-رفتار ماسه تحت بارگذاری تک­سویه در حالت زهکشی شده 115
5-2-رفتار ماسه تحت چرخش خالص محورهای اصلی تنش در حالت زهکشی شده                115
5-3-رفتار ماسه تحت بارگذاری تک­سویه در حالت زهکشی نشده 116
5-4-رفتار ماسه تحت چرخش خالص محورهای اصلی تنش در حالت زهکشی نشده      116
5-5-پیشنهادات . 117
6-منابع و مؤاخذ   118
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
شکل ‏1‑1: ارتباط بین ناهمسانی و عدم هم­محوری 4
شکل ‏2‑1: نتایج آزمایش برش ساده[12] 8
شکل ‏2‑2: سیر تکامل عدم هم­محوری 10
شکل ‏2‑3:اجزای تنش در HCA، (a) محور مختصات سیلندر استوانه­ای (b) اجزای تنش، © اجزای کرنش، (d) تنش­های اصلی [23] 13
شکل ‏2‑4: تنش­ها و تغییرشکل­های میانگین 15
شکل ‏2‑5: جهت گام­های کرنش در آزمایشات °5/24 و°45 [37] 18
شکل ‏2‑6: آزمایشات °45 و °5/67 19
شکل ‏2‑7: چرخش خالص با kPa 110 . 19
شکل ‏2‑8: جهت نمو کرنش اصلی در آزمایشات زهکشی شده با °5/24 و °45        20
شکل ‏2‑9: بردارهای نمو کرنش بر روی فضای تنش 21
شکل ‏2‑10: عدم هم­محوری تحت شرایط تنش بدون چرخش تنش اصلی 22
شکل ‏2‑11: بردار نمو کرنش ناشی از چرخش محورهای اصلی تنش (°R1+0) 23
شکل ‏2‑12: بردار نمو کرنش ناشی از چرخش محورهای اصلی تنش (°180R2+)   23
شکل ‏2‑13: نمو کرنش پلاستیک واحد بر روی صفحه تنش ناشی از بارگذاری ساده[6] 25
شکل ‏2‑14: نمو کرنش پلاستیک واحد بر روی صفحه تنش ناشی از چرخش خالص[6] 25
شکل ‏2‑15: نمو کرنش پلاستیک واحد بر روی صفحه تنش ناشی از بارگذاری مرکب[6] 26
شکل ‏2‑16:مقایسه جهت­های تنش اصلی و نمو کرنش اصلی در صفحه فیزیکی حین چرخش تنشهای اصلی ]28[ 27
شکل ‏3‑1: 26 نقطه جهت انتگرال گیری عددی روی کره با شعاع واحد [29] 32
شکل ‏3‑2 الف: نمایش تجمع واقعی ذرات خاک ب: نمایش دو بعدی قطعات چند وجهی مصنوعی [29] 35
شکل ‏3‑3 رفتارشناسی نظریه چند صفحه­ای [1] 36
شکل ‏3‑4 موقعیت صفحات سیزده­گانه [29] 37
شکل ‏3‑5: سطح تسلیم، تابع پتانسیل خمیری، خط حالت بحرانی و دامنه کشسان در فضای σn:τ. 40
شکل ‏3‑6: تغییرات بر حسب . 45
شکل ‏4‑1: نتایج حاصل از شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی 50
شکل ‏4‑2:مسیرهای تنش برای بارگذاری تک­سویه 52
شکل ‏4‑3: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده برای ◦0= α (a) اجزای تنش- کرنش انحرافی (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی ماکزیمم © کرنش حجمی-کرنش انحرافی (d) عدم هم­محوری جهت تنش و نمو کرنش 54
شکل ‏4‑4: تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی شده برای◦0=α. 55
شکل ‏4‑5: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی شده برای ◦0= α  59
شکل ‏4‑6: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده برای◦ 15= α (a) اجزای تنش- کرنش انحرافی (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی ماکزیمم © کرنش حجمی-کرنش انحرافی (d) عدم هم­محوری جهت تنش و نمو کرنش 61
شکل ‏4‑7: تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی شده برای        ◦ 15= α. 62
شکل ‏4‑8: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی شده برای ◦15= α  63
شکل ‏4‑9: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده برای◦ 30= α (a) اجزای تنش- کرنش انحرافی (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی ماکزیمم © کرنش حجمی-کرنش انحرافی (d) عدم هم­محوری جهت تنش و نمو کرنش 64
شکل ‏4‑10: تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی شده برای ◦30= α. 65
شکل ‏4‑11: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی شده برای ◦30= α  66
شکل ‏4‑12: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده برای◦ 45= α (a) اجزای تنش- کرنش انحرافی (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی ماکزیمم © کرنش حجمی-کرنش انحرافی (d) عدم هم­محوری جهت تنش و نمو کرنش 68
شکل ‏4‑13: تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی شده برای ◦45= α. 69
شکل ‏4‑14: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی شده برای ◦45= α  70
شکل ‏4‑15: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده برای◦ 60= α (a) اجزای تنش- کرنش انحرافی (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی ماکزیمم © کرنش حجمی-کرنش انحرافی (d) عدم هم­محوری جهت تنش و نمو کرنش 71
شکل ‏4‑16: تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی شده برای ◦60= α. 72
شکل ‏4‑17: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی شده برای ◦60= α  73
شکل ‏4‑18: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده برای◦ 75= α (a) اجزای تنش- کرنش انحرافی (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی ماکزیمم © کرنش حجمی-کرنش انحرافی (d) عدم هم­محوری جهت تنش و نمو کرنش 74
شکل ‏4‑19: تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی شده برای ◦75= α. 75
شکل ‏4‑20: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی شده برای ◦75= α  76
شکل ‏4‑21: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی در حالت زهکشی شده برای◦ 90= α (a) اجزای تنش- کرنش انحرافی (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی ماکزیمم © کرنش حجمی-کرنش انحرافی (d) عدم هم­محوری جهت تنش و نمو کرنش 77
شکل ‏4‑22: تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی شده برای ◦90= α. 78
شکل ‏4‑23: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی شده برای ◦90= α  79
شکل ‏4‑24: مسیر تنش شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی 80
شکل ‏4‑25:(a) ارتباط تنش برشی- کرنش برشی (b) کرنش حجمی-زاویه چرخش محورهای اصلی تنش در چرخش خالص محورهای اصلی تنش. 81
شکل ‏4‑26: مسیر تنش بر روی صفحات فعال در چرخش خالص محورهای اصلی تنش   83
شکل ‏4‑27: تغییرات کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات سیزده­گانه در چرخش خالص محورهای اصلی تنش. 84
شکل ‏4‑28: عدم هم­محوری جهتهای تنش اصلی و نمو کرنش اصلی در چرخش خالص محورهای اصلی تنش در حالت زهکشی شده. 86
شکل ‏4‑29: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی برای آزمایشات زهکشی نشده ∙0=α- (a) تنش انحرافی- تنش موثر همجانبه (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی بزرگتر © فشار حفرهای-کرنش اصلی بزرگتر (d) عدم هم­محوری 88
شکل ‏4‑30: : تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی نشده برای ◦0= α. 89
شکل ‏4‑31: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی نشده برای ◦0= α  90
شکل ‏4‑32: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی برای آزمایشات زهکشی نشده ∙15=α – (a) تنش انحرافی- تنش موثر همه­جانبه (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی بزرگتر © فشار حفره­ای-کرنش اصلی بزرگتر (d) عدم هم­محوری 91
شکل ‏4‑33: : تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی نشده برای ∙15=α. 92
شکل ‏4‑34: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی نشده برای ∙15=α  94
شکل ‏4‑35: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی برای آزمایشات زهکشی نشده ∙30=α – (a) تنش انحرافی- تنش موثر همه­جانبه (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی بزرگتر © فشار حفره­ای-کرنش اصلی بزرگتر (d) عدم هم­محوری 95
شکل ‏4‑36: : تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی نشده برای ∙30=α. 96
شکل ‏4‑37: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی نشده برای ∙30=α  97
شکل ‏4‑38: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی برای آزمایشات زهکشی نشده ∙45=α – (a) تنش انحرافی- تنش موثر همه­جانبه (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی بزرگتر © فشار حفره­ای-کرنش اصلی بزرگتر (d) عدم هم­محوری 98
شکل ‏4‑39: : تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی نشده برای ∙45=α. 99
شکل ‏4‑40: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی نشده برای ∙45=α  100
شکل ‏4‑41: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی برای آزمایشات زهکشی نشده ∙60=α – (a) تنش انحرافی- تنش موثر همه­جانبه (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی بزرگتر © فشار حفره­ای-کرنش اصلی بزرگتر (d) عدم هم­محوری 101
شکل ‏4‑42: : تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی نشده برای ∙60=α. 102
شکل ‏4‑43: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی نشده برای ∙60=α  103
شکل ‏4‑44: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی برای آزمایشات زهکشی نشده ∙75=α – (a) تنش انحرافی- تنش موثر همه­جانبه (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی بزرگتر © فشار حفره­ای-کرنش اصلی بزرگتر (d) عدم هم­محوری 104
شکل ‏4‑45: : تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی نشده برای ∙75=α. 105
شکل ‏4‑46: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی نشده برای ∙75=α  106
شکل ‏4‑47: نتایج شبیه­سازی رفتار ماسه پرتوی برای آزمایشات زهکشی نشده ∙90=α – (a) تنش انحرافی- تنش موثر همه­جانبه (b) تنش انحرافی- کرنش اصلی بزرگتر © فشار حفره­ای-کرنش اصلی بزرگتر (d) عدم هم­محوری 107
شکل ‏4‑48: : تغییرات (a) مسیر تنش و (b) کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در حالت زهکشی نشده برای ∙90=α. 108
شکل ‏4‑49: تغییرات نمو کرنش­های اصلی پلاستیک در حالت زهکشی نشده برای ∙90=α  109
شکل ‏4‑50: تغییرات فشار آب حفره­ای در اثر چرخش خالص محورهای اصلی تنش در حالت زهکشی نشده. 110
شکل ‏4‑51: مسیر تنش بر روی صفحات فعال در چرخش خالص برای ماسه پرتوی در حالت زهکشی نشده. 111
شکل ‏4‑52: تغییرات کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در چرخش خالص برای ماسه پرتوی در حالت زهکشی نشده. 112
شکل ‏4‑53: عدم هم­محوری جهتهای تنش اصلی و نمو کرنش اصلی در چرخش خالص محورهای اصلی تنش در حالت زهکشی نشده. 113