مطالعه عددی آزمایش نفوذ پیزوکن در خاک ماسه ای فیروزکوه با شرایط زهکشی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دانشجوی دکترای خاک و پی - دانشکده مهندسی عمران- دانشگاه صنعتی شریف- تهران- ایران

چکیده

آزمایش نفوذ پیزوکن یکی از رایج‌ترین آزمایش‌های میدانی است که از آن، به‌منظور اندازه‌گیری فشار آب منفذی، شناسایی لایه‌بندی خاک و تخمین پارامترهای ژئوتکنیکی زمین استفاده می‌شود. بسته به نوع خاک که در محدوده رس تا ماسه قرار گرفته، شرایط زهکشی‌شده، زهکشی‌نشده و یا زهکشی جزئی می‌تواند در حین فرایند نفوذ رخ دهد. در خاک‌های لای‌دار و ترکیب رس- ماسه، وجود شرایط زهکشی جزئی در آزمون پیزوکن محتمل است، که اغلب در تفسیرهای آزمایش، از این موضوع صرف‌نظر می‌شود. در ادبیات فنی، بررسی تأثیر شرایط زهکشی بر نتایج آزمایش پیزوکن عمدتاً به‌صورت آزمایشگاهی یافت می‌شود، و مطالعات عددی که بتواند مدل‌سازی قابل قبولی از پیچیدگی‌های این آزمون مانند اندرکنش خاک-مخروط، اندرکنش آب-خاک، تغییرشکل‌های بزرگ و اثر رفتار غیرخطی خاک را ارائه دهد، به‌ندرت انجام شده است. در این مقاله، به‌کمک نرم‌افزار المان محدود آباکوس و با استفاده از مدل رفتاری پیشرفته هایپوپلاستیک تغییرشکل‌های بزرگ و رفتار غیرخطی خاک در حین فرایند نفوذ مدل‌سازی و رفتار خاک ماسه‌ی اشباع فیروزکوه در شرایط زهکشی و درصد تراکم‌های مختلف تحلیل شد. سپس با استفاده از نتایج به‌دست آمده، محدوده تأثیر نفوذ مخروط بر خاک اطراف و محدوده شرایط زهکشی جزئی برای خاک ماسه‌ای فیروزکوه بررسی شد. همچنین نشان داده شد که شرایط زهکشی و درصد تراکم خاک تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر روند تغییرات اضافه فشار آب منفذی در خاک اطراف مخروط دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A numerical study of piezocone test in Firoozkooh sandy soil under different drained conditions

نویسندگان [English]

  • mohammad mehdi ahmadi 1
  • Mohammad Javad Mashin chian 2
1 Professor in Geotechnical Engineering, Sharif University of Technology
2 Ph.D Candidate in Geotechnical Engineering, Faculty of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The piezocone penetration test is commonly used to measure pore water pressure, identify a soil’s profile and estimate its material properties. Depending on the soil type, ranging from clay to sand, undrained, partially drained, or drained conditions may occur during cone penetration. In silt and sand–clay mixtures, the piezocone penetration is characterized by partially drained conditions, which are often neglected in data interpretation. The effect of drainage on piezocone measurements has been mainly studied experimentally. Numerical analyses are rare because taking into account large soil deformations, soil–water and soil–structure interactions, and nonlinear soil behavior are still challenging tasks. In this paper, using advanced hypoplastic constitutive model and ABAQUS finite element software large deformations and nonlinear behavior of soil during penetration was modeled and behavior of firoozkooh saturated sandy soil in different drainage conditions and relative densities was analyzed. Then, using the obtained results, the range of influence of cone penetration on the surrounding soil and the range of partial drainage conditions for Firoozkooh sandy soil were investigated. It was also shown that drainage condition and density had a significant effect on the affected soil area and the trend of changes in excess pore water pressure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piezocone Test
  • Partial Drainage
  • Numerical modeling
  • ABAQUS Software
  • Hypoplastic constitutive model