اعتبار،چابکی،پاسخگویی

بررسی مدل هذلولی به عنوان یکی از مدل‌های رفتاری خاک‌های غیر اشباع و اصلاحات صورت گرفته روی این مدل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامهرمز

2 استادیار گروه مهندسی عمران و ژئوتکنیک، دانشگاه یاسوج

3 مربی گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول

چکیده
در این مقاله هدف اصلی اصلاح فرمولاسیون مدل هذلولی بر اساس تحقیقات انجام شده می‌باشد؛ به طوری‌که معایب موجود در مدل رفع شده و مدل با نتایج تجربی انطباق بیشتری داشته باشد.
این مدل به عنوان مدل دانکن و چانگ شناخته می‌شود. یک مدل دو پارامتری برای بدست آوردن منحنی تنش-کرنش آزمایش سه محوره است.
رابطه هذلولی که بیانگر مشخصه‌های ایده‌آل از خاک است، دارای مزایایی مانند استفاده از مدل بدون نیاز به برنامه‌های آزمایشی گسترده، قابل اجرا بودن مدل برای برنامه‌های رایانه‌ای و ... می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که با وجود همه تلاش‌هایی که در زمینه رفع کاستی‌های این مدل انجام شده است این مدل قادر به پیش‌بینی رفتار پلاستیک خاک‌های نیمه اشباع نمی‌باشد. از محدودیت‌های این مدل می‌توان به مناسب نبودن روابط مدل هذلولی برای تحلیل مرحله‌ای که ناپایداری خاک وجود دارد، مفید نبودن روابط در شرایط تغییر حجم خاک وتجربی بودن ضرایب مورد استفاده در روابط اشاره کرد.
روابط هایپربولیک برای حل مسائل مختلفی در زمینه ژئوتکنیک و مهندسی مفید و کاربردی است؛ زیرا مقادیر عددی پارامترهای مدل هذلولی از نتایج آزمایشگاهی قابل استخراج است و همه روابطی که برای خاک‌های زهکشی شده استفاده می‌شود، قابلیت کاربرد برای خاک‌های زهکشی نشده و تحکیم نیافته را داراست؛ همچنین مقادیر متعددی از پارامترها برای انواع خاک‌ها در طول 30 سال گذشته مورد آزمایش و استخراج قرار گرفته است. در نتیجه می‌توان از منبع قابل توجهی برای مقایسه و تفسیر نتایج بدست آمده در هر پروژه‌ای استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation and Modification of Hyperbolic Model as a Constitutive Model for Unsaturated Soils

نویسندگان English

somayeh sirouspour 1
Mansour Parvizi 2
Mohsen Zahed aqae 3
2 Assistant professor in civil and geotechnic engineering, Yasouj University
3 Instructor Dept. of Civil Engineering, Islamic Azad University, Dezful Branch
چکیده English

The present study has mainly focused on the modification of the hyperbolic model formulation so that the shortcomings of the said model can be corrected and more conformity with the experimental results can also be provided.
This model, also known as Duncan-Chang model, is a two parameter model for obtaining the stress-strain curve of the triaxial test.
The hyperbolic model which is indicative of the ideal characteristics of the soil is particularly advantageous in that it does not require the presence of extensive test programs and can easily be implemented through computer programs. As the results show, although numerous studies have already been carried out to address the model shortcomings, this model fails to predict the plastic behavior of the subsaturated soils. Among the shortcomings of the said model are the insufficiency of the hyperbolic model relations for the analysis of the stage related to the soil instability, uselessness of the relations in case of soil volume variation, experimental nature of the used coefficients in the relation.
Hyperbolic relations are useful in solving different problems of engineering and geotechnics since numerical values of hyperbolic model parameters can be extracted from the experimental results and all the relations that are used for the drained soils can also be applied to non-drained and unstable soils. Furthermore, numerous values of parameters have been tested and utilized for different kinds of soil over the past thirty years. Therefore, a rich source is available for comparison and interpretation of the obtained results from different projects.

کلیدواژه‌ها English

  • hyperbolic model
  • unsaturated soils
  • nonlinear elastic model
  • Duncan-chang model
  • Elastic model
[1] Mansourzadeh, M. Vafaeian, M. and Mirmohammad sadeghi, M. 2008. Application of unsaturated soil theory in
investigation of fill stability, Journal of transportation, 5: 2. 177-186. (Translate in Persian)
[2] Fredlund, D. G. and Rahardjo, H. 1993. Soil mechanics for unsaturated soils, London: John Wiley & Sons.
[3] Forooshani, M.H. and Latifi-Tamin, M. 2009. Investigation of unsaturated soils behavioral models, The 8th International
Congress on Civil Engineering, Shiraz University. (Translate in Persian)
[4] Alonso, E. E., Gens, A. and Josa, A. 1990. A Constitutive Model for Partially Saturated Soils, Geotechnique. 40: 3. 405-
430.
[5] Karube, D. Kawai, K. 2001. The role of pore water in mechanical behavior of unsaturated soil, Geotechnique and
Geological Engineering. Special Issue on unsaturated soils. 19: 3. 211-241.
[6] Fredlund, D.G. Morgenstern, N.R. Widger, R.A. 1978. Shear strength of unsaturated soils, Canadian Geotechnical
Journal. 15: 3. 313–321.
[7] Jommi, C. 2000. Remarks on the constitutive modeling of unsaturated soils, Engineering and Construction in Tropical
and Residual Soils, A. Tarantino and C. Mancuso, eds. Balkema, Rotterdam, The Netherlands, Honolulu, HI. 139-153.
[8] Toll, D.G. 1990. A framework for unsaturated soil behaviour, Geotechnique. 40: 1. 31-44.
[9] Wheeler, S.J. and Sivakumar, V. 1995. An elasto-plastic critical state framework for unsaturated soils, Geotechnique. 45,
35–53.
[11] Gatmiri, B. and Delage, P. 1995. A New Void Ratio Surface Formulation for the Nonlinear Elastic Constitutive
Modelling of Unsaturated Soil, Proc. 1st Int. Conf. on Unsaturated Soils, Paris, 1049-1056.
[11] Gatmiri, B., Delage, P. and Cerrolaza, M. 1998. Udam: Powerful Finite Element Software for the Analysis of
Unsaturated Porous Media, Advance in Engineering Software. 29: 1. 29-43.
[12] Konder, R. L. 1963. Hyperbolic Stress-Strain Response: Cohesive Soils, Journal of the Soil Mechanics and Foundations
Division. ASCE, 89(SM1): 115-143.
[13] Konder, R. L. and Horner, J. M. 1965. Triaxial Compression of a Cohesive Soil with Efective Octahedral Stress
Control, Canadian Geotechnical Journal. 2: 1. 40-52.
[14] Janbu, N. 1963. Soil Compressibility as Determined by Oedometer and Triaxial Tests, European Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering. Wissbaden, Ger-many, 1: 19-25.
www.cpjournals.com وطزی عمزان ی پزیص
ؾب اٚ ،َ ق بٕضٜ 5، ٟٔط 1398
57
[15] Duncan, J. M. and Chang, C.Y. 1970. Nonlinear Analysis of Stress and Strain in Soils, Journal of the Soil Mechanics
and Foundations Division, ASCE, 96(SM5): 1629-1653.
[16] Wong, K. S. and Duncan J. M. 1974. Hyperbolic Stress-Strain Parameters for Nonlinear Finite Element Analysis of
Stresses and Movements in Soil Masses, Report No. TE 74-3, Department of Civil Engineering, University of California,
Berkeley.
[17] Kulhawy, F. H. and Duncan, J. M. 1972. Stresses and Movements in Oroville Dam, Journal of the Soil Mechanics and
Foundations Division, ASCE, 98: 7. 653-665.
[18] Herrmann, L. R. 1978. User's Manual for REA (General Two Dimensional Soils and Rein-forced Earth Analysis
Program), Department of Civil Engineering Report, University of California, Davis.
[19] Duncan, J. M. 1980. Hyperbolic Stress-Strain Relationships, Proceedings of the Workshop on Limit Equilibrium,
Plasticity and Generalized Stress-Strain in Geotechnical Engi-neering, edited by R. K. Yong and H-Y. Ko. ASCE press,
443-460.
[21] Zhang, Q-q. Liu, SH-W. Zhang, SH-M. Zhang, J. Wang, K. 2016. Simplified non–linear approaches for response of a
single pile and pile groups considering progressive deformation of pile– soil system, Journal of Soils and Foundations. 56: 3.
473-484.
[21] Honari, S. Seyedi Hosseininia, S. E. 2016. Numerical Modeling of Reinforced Soil Walls Using Multiphase Approach
and Hyperbolic Constitutive Model. Journal of Civil Engineering of the Ferdowsi University of Mashhad. 28: 1. 81-98.
(Translate in Persian)
[22] Zhang, Q-q. Li, Sh-c. Liang, F-y. Yang, M. Zhang, Q. 2013. Simplified method for settlement predication of single pile
and pile group using a hyperbolic model, International Journal of Civil Engineering. 12: 2. 146- 159.
[23] Hirayama, H. 1990. Load-Settlement Analysis for Bored Piles Using Hyperbolic Transfer Functions. Journal of Soils
and Foundations, 30: 1. 55-64.
[24] Bathurst, R. J. and Karpurapu, R. G. 1990. Large-Scale Reinforced-Soil Wall Tests and Numerical Modelling of
Geosynthetic Reinforced Soil Structures, Report to the Chief of Construction and Properties. Department of National
Defense. Royal Military College of Canada, Kingston, Canada.
  • تاریخ دریافت 01 مهر 1398
  • تاریخ بازنگری 10 مهر 1398
  • تاریخ پذیرش 30 مهر 1398
  • تاریخ اولین انتشار 30 مهر 1398
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1398