شبیه سازی عددی رفتار خاک تحت تراکم دینامیکی

شبیه سازی عددی رفتار خاک تحت تراکم دینامیکی (مطالعه موردی بندر بوشهر)
نوع فایل: Word و قابل ویرایش
تعداد صفحات : 56 صفحه

چکیده
تراکم دینامیکی یکی از روش های بهسازی خاک های سست می باشد. در این روش با اعمال ضربات سنگین به سطح خاک میزان تراکم و در نتیجه ظرفیت باربری آن افزایش می یابد. این امر از طریق انتقال انرژی به وسیله امواج صورت می گیرد. تراکم دینامیکی یک روش تجربی بوده و برای هر محل بر اساس مشخصات زمین آن محل و امکانات در دسترس، مؤثرترین و اقتصادی ترین الگو انتخاب می¬شود. با وجود کاربرد گسترده این روش اساس طراحی آن هنوز تجربی یا نیمه تجربی است و فرآیندهای درگیر در مسئله به طور کامل مشخص نشده است. بنابراین در این تحقیق جهت بررسی و تعیین الگوی بهینه عملیات تراکم دینامیکی، پروژه انجام گرفته در بندر بوشهر بصورت عددی شبیه سازی شده است.
در تحقیق حاضر، مدلسازی عملیات تراکم دینامیکی در خاک های دانه ای با استفاده از روش تفاضل محدود و نرم افزار FLAC2D انجام شده است. با استفاده از فرض تقارن محوری تنها نیمی از توده خاک و کوبه به صورت دو بعدی مدل شده است. برای مدلسازی اثر ضربه به سطح خاک از تاریخچه زمانی تنش استفاده شده است. برای تحلیل تراکم دینامیکی خاک از مدل رفتاری موهر کولمب استفاده شده است.
نتایج نشست نهایی کوبه با نتایج اندازه گیری شده در پروژه تراکم دینامیکی مجتمع کشتی سازی شهید محلاتی بندر بوشهر مورد مقایسه قرار گرفته است و تطابق خوبی بین مقادیر اندازه گیری شده و به دست آمده در مدل عددی وجود دارد. همچنین با مقایسه مقادیر چگالی نسبی نهایی در لایه روانگرا در منطقه و مدلسازی عددی، تطابق قابل قبولی بین این مقادیر مشاهده شد.
با استفاده از نتایج مدلسازی و پس از تعیین ماکزیمم کرنشهای ایجاد شده در مدل، می‌توان میزان بهسازی در اعماق مختلف را تخمین زد و مقادیر بهبود یافته هر یک از پارامترهای توده خاک را پیش بینی کرد. با انجام این تحلیل برای ضربات متوالی، می‌توان میزان تاثیر هر یک از ضربات را نیز در رسیدن به حدنهایی بهسازی و افزایش پارامترهای مهندسی توده خاک تعیین کرد و نیز تعداد ضربات لازم برای رسیدن به حد مطلوب بهسازی را تعیین کرد. همچنین با بررسی افزایش چگالی نسبی در عرض می توان الگوی مناسب برای شبکه کوبش بدست آورد.
واژگان کلیدی: تراکم دینامیکی، مدلسازی عددی، روش تفاضل محدود


فهرست مطالب
فصل ۱ مقدمه 1
۱-۱ مقدمه 2
فصل ۲: مروری بر منابع 4
۲-۱ مقدمه 5
۲-۲ تاریخچه 5
۲-۳ مبانی تئوری تراکم دینامیکی 5
۲-۳-۱ تئوری تراکم دینامیکی در خاکهای دانه ای 8
۲-۳-۲ تئوری تراکم دینامیکی در خاکهای ریز دانه 8
۲-۳-۲-۱ قابلیت تراکم 8
۲-۳-۲-۲ روانگرایی 8
۲-۳-۲-۳ نفوذ پذیری 9
۲-۳-۲-۴ بندش بازیافتی خاک 9
۲-۳-۲-۵ نمایش ترسیمی 10
۲-۴ کاربرد تراکم دینامیکی در خاکهای مختلف 10
۲-۵ واژگان 14
۲-۶ روش شناسی 15
۲-۷ نشست به وجود آمده در اثر کوبش 18
۲-۸ لرزشهای زمین 21
۲-۹ عمق مؤثر بهسازی 24
۲-۱۰ توزیع تنش در اثر ضربه 26
۲-۱۱ تراکم دینامیکی در نوشیرو ژاپن 32
فصل ۳: روش تحقیق 34
۳-۱ مقدمه 35
۳-۲ روش تفاضل محدود 35
۳-۳ معرفی نرم افزار FLAC 36
۳-۴ مراحل محاسباتی برنامه FLAC 36
۳-۵ مراحل کلی مدلسازی در FLAC 37
۳-۵-۱ انتخاب محدوده مناسبی از توده سنگ و خاک 37
۳-۵-۲ انتخاب مدل رفتاری مناسب و تعیین پارامترهای آن 37
۳-۵-۳ اعمال شرایط مرزی و تنش های اولیه 38
۳-۵-۴ حل مدل تا رسیدن به تعادل 38
۳-۵-۵ ایجاد تغییرات در مدل 38
۳-۵-۶ حل مجدد مدل 38
۳-۶ الگوریتم حل مدل در FLAC 40
۳-۷ مروری بر مطالعات عددی 41
۳-۷-۱ پارن و رودریگز 41
۳-۷-۲ پن و سلبی 41
۳-۷-۳ گو و لی 42
۳-۸ شبیه سازی اثر برخورد کوبه با سطح زمین 42
۳-۸-۱ مدلسازی برخورد با استفاده از تنش 42
۳-۸-۲ مدلسازی برخورد با استفاده از فرمولاسیون تماس بین دو یا چند جسم 43
۳-۵-۶ مدلسازی برخورد با در نظر گرفتن شرایط سرعت اولیه 43
۳-۹ ایجاد تغییرات در مدل 44
فصل ۴: نتایج و تفسیر آنها 45
۴-۱ مقدمه 46
۴-۲ معرفی منطقه مورد مطالعه 46
۴-۲-۱ موقعیت جغرافیایی 46
۴-۲-۲ وضعیت ژئوتکنیکی 46
۴-۳ پروژه انجام شده در مجتمع شهید محلاتی بندر بوشهر 47
۴-۴ شبیه سازی عددی عملیات تراکم دینامیکی در مجتمع شهید محلاتی بندر بوشهر 49
۴-۴-۱ شبکه مش بندی در روش تفاضل محدود 49
۴-۴-۲ پارامترهای استفاده شده برای مدلسازی 49
۴-۵ بررسی تطبیقی نتایج شبیه سازی و پروژه انجام شده 50
۴-۵-۱ عمق چاله ایجاد شده 52
۴-۲-۱ چگالی نسبی 54
۴-۶ تعداد ضربه بهینه جهت فرآیند تراکم 55
۴-۷ گسترش افقی ناحیه متراکم شده 56
۴-۸ عوامل ژئومکانیکی مؤثر بر تراکم دینامیکی 57
۴-۸-۱ جرم و ارتفاع سقوط کوبه 57
۴-۸-۲ سطح مقطع کوبه 59
۴-۸ بررسی تنش قائم 61
فصل ۵: جمع‌بندی و پیشنهادها 63
۵-۱ مقدمه 64
۵-۲ جمع بندی 64
۵-۳ نتیجه گیری 65
۵-۴ پیشنهادات 65
مراجع 66
پیوست‌ها 70