تحلیل عددی تأثیر اختلاففاز امواج دوسویه زمینلرزه بر رفتار روانگرایی خاکهای دانهای | |
| روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن | |
| دوره 15، شماره 44، مهر 1404، صفحه 37-47 اصل مقاله (1.55 M) | |
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | |
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/anm.2024.21856.1641 | |
| نویسندگان | |
| غلامحسین رنجبر* ؛ محمود ساری خانی خرمی | |
| گروه معدن، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد صفاشهر، صفاشهر، ایران | |
| چکیده | |
| تغییرشکلهای جانبی بزرگ بهطور گستردهای در محیطهای روانگرا در طول زلزلههای شدید مشاهدهشده که باعث آسیب به سازههای سطحی و همچنین سازههای زیرزمینی شده است. انتشار عمودی موج برشی به سمت سطح زمین باعث ایجاد تنش برشی سیکلی و کاهش ضریب مقاومت سیکلی در خاکهای دانهای شده و احتمال روانگرایی را افزایش میدهد. عامل زمینلرزه ذاتاً ماهیت چندسویه دارد که همواره دامنه و جهت آن در حال تغییر است. این ویژگی بارگذاری در زمانی که امواج منتجه از میان لایههای خاک انتشار مییابند باعث ایجاد الگوهای پیچیدهای از رفتار تنش-کرنش میشود. آزمایشهای آزمایشگاهی و میز لرزان (شتاب ثقلی واحد یا سانتریفیوژی) و روشهای عددی، روشهای پیشنهادی جهت مطالعه رفتار روانگرایی خاک تحت تنش برشی سیکلی چندسویه میباشند. در این مطالعه شبیهسازی عددی سهبعدی تفاضل محدود برای ستون ماسه اشباع تحت امواج سیکلی برشی دوسویه با اختلاففازهای متفاوت انجام و نتایج آن تجزیهوتحلیل شد. مدل عددی با مقایسه نتایج آزمایش میز لرزان سانتریفیوژی منتشرشده توسط سو و همکاران صحتسنجی شد. اعتبارسنجی مدل عددی نشان داد که مدل رفتاری P2PSand و روش عددی تفاضل محدود برای شبیهسازی پدیده روانگرایی خاکهای دانهای ایجادشده بهوسیلهی امواج سیکلی برشی دوسویه مناسب است. تأثیر اختلاففاز امواج سیکلی برشی دوسویه بر روی رفتار خاک دانهای در مطالعات محققین پیشین کمتر موردمطالعه قرار گرفته است که نیاز به مطالعات بیشتر است، بنابراین در این تحقیق موردبررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که میزان نشست و افزایش فشار آب حفرهای در ستون ماسهای برای لرزش دوسویه به اختلاففاز لرزش در دو راستا بستگی دارد و با افزایش اختلاففاز، مقدار بیشینه نشست و افزایش فشار آب حفرهای کاهش مییابد و مقدار بیشینه این پارامترها در لرزش دوسویه برای تمام اختلاففازها بیشتر از لرزش تکسویه است. | |
| کلیدواژهها | |
| روانگرایی؛ زمینلرزه؛ امواج دوسویه؛ مدل P2PSand؛ تفاضل محدود | |
| عنوان مقاله [English] | |
| Numerical Analysis of the phase differences in bidirectional seismic waves impacts on the granular soils liquefaction | |
| نویسندگان [English] | |
| Gholamhossein Ranjbar؛ Mahmoud Sarikhani Khorrami | |
| Dept. of Mining, Islamic Azad University, Safashar Branch, Safashar, Iran | |
| چکیده [English] | |
| In an actual earthquakes, the liquefaction of granular soils is generally due to seismic waves transmitted from hypocenter movement to near the field during the earthquakes. The vertical propagation of the shear wave towards the surface of the ground causes cyclic shear stress and reduces the cyclic resistance ratio (CRR) in granular soils and increases the probability of liquefaction. Large lateral deformations have been widely observed in liquefied environments during severe earthquakes, causing damage to surface structures as well as underground structures. The earthquake trigger is inherently multi-directional in nature and its amplitude and direction are always changing. This loading Characteristics creates complex patterns of stress-strain behavior when the resulting waves propagate through the soil layers. Laboratory experiments, shaking table (unit or centrifuge gravity acceleration) test and numerical methods are the proposed procedures for studying the liquefaction behavior of soil under multi-directional cyclic shear stress. In this study, a three-dimensional finite difference numerical simulation for a saturated sand column under bidirectional shear cyclic waves with different phase was performed and its results were analyzed. The numerical model was validated by comparing the results of the centrifugal shaking table experiment published by Su et al. Validation of the numerical model showed that the behavioral model and the selected numerical method are suitable for simulating the phenomenon of granular soils liquefaction created by bidirectional shear cyclic waves. The results of this study showed that the values of subsidence and excess pore water pressure in the sand column for bidirectional shaking depends on the difference in the shaking phase in the two directions, and with increasing the phase difference, the maximum amount of subsidence and excess pore water pressure decreases, and the maximum value of these parameters in the bidirectional shaking is higher than the unidirectional shaking. | |
| کلیدواژهها [English] | |
| Liquefaction, earthquake, bidirectional waves, P2PSand Model, Finite Difference | |
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
|
| مراجع | |
|
[1] Adinata, J. (2018). Impact of bidirectional seismic shearing on volumetric response of sand deposits. University of British Columbia, Master’s thesis.
[2] Cheng, Z. Detournay, C.(2021). Formulation, validation and application of a practice-oriented two-surface plasticity sand model. Computers and Geotechnics, 132, 103984.
[3] Cui, J. Men, F. Wang, X. (2004). Soil Liquefaction induced by Rayleigh Waves. In 13th World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver, B.C., Canada.
[4] Fang, H. Q., Wang, Z. Q., & Zao, S. D. (1979). Macroscopic mechanism of soil liquefaction and its influence on earthquake damage of ground. the 26th International Geological Congress.
[5] Feng, F. Wenxian, Y. Sadegh, N. Bo, H. Guoxiang , H. (2023). Study for predicting the earthquake-induced liquefaction around the monopile foundation of offshore wind turbines. Ocean Engineering, 113421. doi:https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.113421
[6] Hasheminezhad, A. Bahadori, H. (2019). Three dimensional finite difference simulation of liquefaction phenomenon. International Journal of Geotechnical Engineering. 1-7. doi:10.1080/19386362.2019.1684639
[7] Ishihara, K. Yamazaki, F. (1980). Cyclic simple shear tests on saturated sand in multidirectional loading. Soils Found, (1)20,45-49.
[8] Itasca. (2024). Fast Lagrangian Analysis of Continua in Three Dimensions, Version 9. Minneapolis, Minnesota, USA: Itasca Consulting group.
[9] Jiang, M. Kamura, A. Kazama, M. (2021). comparison of liquefaction behavior of granular material under SH-and Love-wave strain conditions by 3D DEM. soils and Foundations, 61(5), 1235–1250., (5)61, 1235-1250.
[10] Kammerer, A. Pestana, J. Seed, R. (2002). Undrained respone of monterey 0/30 sand under multidirectional cyclic simple shear loading conditions. California: Berkeley University of of California.
[11] Li, Y. Luo, C. Zhang, J. Liu, F. Wang, R. (2022). Rayleigh Wave-Shear Wave Coupling Mechanism for Large Lateral Deformation in Level Liquefiable Ground. Computers and Geotechnics, 143, 104631.
[12] Men, F. (1992). Wave propagation in saturated soil layer and sand liquefaction. collected Research papers in Earthquake Engineering. Beijing: Seismology Press (in Chinese).
[13] Pyke, R. Seed, H. Chan, C. (1975). Settlement of sands under multidirectional shaking. Geotechnical engineering, 101(GT4), 379-98.
[14] Reyes, A. Adinata, J. Taiebat, M. (2019). Impact of bidirectional seismic shearing on the volumetric response of sand. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 125, 105665
[15] Reyes, A. Adinata, J. Taiebat, M.(2019). Liquefaction hazard evaluation under bidirectional seismic shearing: Optimal ground motion intensity measures. VII ICEGE 7th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Rome, Italy.
[16] Su, D. Li, X. (2008). Impact of multidirectional shaking on liquefaction potential of level sand deposits. Geotechnique,(4)58, 259-67.
[17] Wolf, J. (1985). Dynamic Soil-Structure Interaction. New Jersey, Prentice Hall, Inc.: Englewood Cliffs.
[18] Zhang, J.-M. Wang, R. (2024). Large post-liquefaction deformation of sand: Mechanisms and modeling considering water absorption in shearing and seismic wave conditions. Underground Space, 18, 3-64.
|
|
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 277
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 113