شکل ۴‑۵۱: مسیر تنش بر روی صفحات فعال در چرخش خالص برای ماسه پرتوی در حالت زهکشی نشده ۱۱۱
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
شکل ۴‑۵۲: تغییرات کرنش برشی پلاستیک بر روی صفحات فعال در چرخش خالص برای ماسه پرتوی در حالت زهکشی نشده ۱۱۲
شکل ۴‑۵۳: عدم هممحوری جهتهای تنش اصلی و نمو کرنش اصلی در چرخش خالص محورهای اصلی تنش در حالت زهکشی نشده ۱۱۳
فصل اول: مقدمه و کلیات
مقدمه
خاکها از جمله مصالحی هستند که رفتار پیچیدهای از خود نشان می دهند. پوشش سطح زمین از این مصالح و پیچیدگیهای رفتاری آنها موجب شده است که رفتار تنش- کرنش آنها مورد مطالعه دقیق قرار گیرد. از عوامل اصلی این پیچیدگیها میتوان به چند فازی بودن و تغییرشکلپذیری آنها اشاره کرد. تغییرشکل خاکها به عوامل متعددی نظیر شکل و اندازه ذرات، تخلخل، چسبندگی و اصطکاک دانهها، درصد رطوبت، درصد اشباع، زهکشی، تقید جانبی، مسیر و تاریخچه تنش، سرعت بارگذاری و وضعیت همگنی و همسانی مصالح وابسته است. به همین دلیل پیش بینی رفتار و یا تغییرشکل خاکها دشوار است [۱].
در مهندسی ژئوتکنیک، عدم هممحوری، نا متقارن بودن جهت تنش اصلی و جهت نمو کرنش اصلی تعریف می شود. این پدیده مهم هم در مسائل مهندسی و هم در نتایج آزمایشگاهی آزمایشات برش مستقیم و دستگاه سیلندر استوانهای[۱] مشاهده می شود. آنالیز عددی انجام شده توسط یو[۲] و یوان[۳] [۲]، [۳] و یو و یانگ[۴] [۴] نشان داد که عدم هممحوری خاک دانهای، تاثیرات مهمی در طراحی ژئوتکنیکی دارد. آنها نتیجه گرفتند که طراحی فنداسیونهای سطحی بدون در نظر گرفتن عدم هممحوری، می تواند خلاف جهت اطمینان باشد. اهمیت در نظر گرفتن عدم هممحوری در طراحی ژئوتکنیکی سازهها، تصدیق شده است [۲]. مدلهایی که عدم هممحوری رفتار خاک را در نظر گرفتهاند توسط محققین زیادی ایجاد شده اند ( [۵]یاتومی[۵] و [۶] گوتیرز[۶] و [۷] لی[۷] و دافیلیاس[۸] و [۸]لشکری و لطیفی و[۹]،[۱۰] جیانگ[۹] و…).
برای اولین بار در سال ۱۹۶۷، [۱۱]، [۱۲] روسکو[۱۰] عدم هممحوری جهت تنشهای اصلی و جهت نمو کرنش را در آزمایش برش ساده گزارش داد. بر اساس تحقیقات آزمایشگاهی میکرومکانیکی با بهره گرفتن از دیسک نوری به عنوان شبیهساز دو بعدی محیط دانهای، [۱۳] درشر[۱۱] و جوسلین دی یونگ[۱۲] شواهد بیشتری از عدم هممحوری را گزارش دادند. [۹] آرتور[۱۳] و ونگ[۱۴] با بهره گرفتن از آزمایش برش ساده نشان دادند که در نمونه ماسهای تحت چرخش پیوسته محور تنش اصلی، انحراف بین جهتهای نمو تنش اصلی و نمو کرنش اصلی می تواند بیش از ۳۰ باشد. آزمایشهای انجام شده با HCA[15] نشان دادند که مواد دانهای هنگامی که تحت چرخش خالص محورهای اصلی قرار میگیرند، عدم هممحوری را در رفتار خود نشان می دهند ( [۱۰] سیمز[۱۶] ، [۱۱] ایشیهارا[۱۷] و توهاتا[۱۸] ، [۱۲] میورا[۱۹]). عدم هممحوری به ناهمسانی ماده و تاریخچه بارگذاری وابسته است.
شکل ۱‑۱ یک نمونه ناهمسانی را نشان می دهد. در شکل (a)1-1 ، اگر جهت بارگذاری عمود بر لایه ها باشد، جهت تنش اصلی و نمو کرنش اصلی هممحور خواهند بود، حتی اگر نمونه ناهمسان باشد. همانطور که در شکل (b)1-1 نشان داده می شود، هنگامی که جهت بارگذاری و لایه ها بر هم عمود نباشد، محور نمو کرنش از محور تنش اصلی انحراف پیدا می کند و عدم هممحوری رخ میدهد.
پیش بینی دقیق بزرگی و جهت تغییرشکل خاک به هنگام نصب یک سازه بر روی آن اهمیت فراوانی دارد. بنابراین نیاز است که قوانین عدم هممحوری در توسعه کرنشهای پلاستیک بهکار برده شوند.
شکل ۱‑۱: ارتباط بین ناهمسانی و عدم هممحوری
اهداف پایان نامه
هدف اصلی این پایان نامه بررسی عدم هممحوری جهت تنشهای اصلی و نمو کرنشهای اصلی با بهره گرفتن از نظریه چند صفحهای است. در این نظریه از الگوی الاستوپلاستیک با قانون سختشوندگی همسان استفاده شده است. از امتیازات این نظریه وابستگی رفتار خاک به جهات مختلف بارگذاری و توانایی اعمال ناهمسانی به خاک در جهات مختلف است. همچنین این الگو قادر به پیش بینی صفحه گسیختگی تحت بارگذاریهای مختلف میباشد.
ساختار پایان نامه
این پایان نامه در شش فصل تدوین شده است. فصل اول شامل مقدمه، اهداف پایان نامه، و ساختار پایان نامه میباشد. در فصل دوم مطالعات گذشته انجام شده بر روی عدم هممحوری، دستگاه سیلندر استوانهای و مطالعات انجام شده با آن آورده شده است. در فصل سوم، مبانی نظریه چند صفحهای و الگوی استفاده شده توضیح داده شده است. در فصل چهارم این پایان نامه، نتایج حاصل از این نظریه در ماسه پرتوی[۲۰] در دو حالت زهکشی شده و زهکشی نشده ارائه و عدم هممحوری بررسی شده است و در فصل پنجم، نتایج به دست آمده مجدداً ارائه شده و پیشنهادات بیان شده است.
فصل دوم: مطالعات گذشته
عدم هممحوری در رفتار خاک
فرضیات عدم هممحوری توسط [۱۸] سنت ونانت[۲۱] هنگامی که معیار تسلیم ترسکا را در مسئله پلاستیسیته فلزات اعمال مینمود، بهکار برده شده است. بنابراین به این فرضیات، سنت ونانت نیز میگویند. با این حال از زمانهای قبل میدانستند که بکارگیری هممحوری در مواد ناهمسان، مناسب نیست.
تعریف عدم هممحوری
عدم هممحوری اختلاف جهت بین محورهای تنش اصلی و نمو کرنش اصلی تعریف می شود. با در نظر گرفتن محورهای یکسان دو تانسور تنش ( ) و نمو کرنش ( ) به صورت زیر تعریف میشوند:
| )۲‑۱( | |
| )۲‑۲( |
اگر از تنشهای اصلی و نمو کرنشهای اصلی استفاده کنیم، داریم:
| )۲‑۳( | |
| )۲‑۴( |
تانسورهای و را میتوان با دوران مناسب تانسورهای و بدست آورد:
| )۲‑۵( |
