يك مدل رفتاري براي خاكهاي ماسه‌اي

A Constitutive Model for Sands

در اين مقاله يك مدل رفتاري كشساني خميري براي پيش بيني رفتار خاكهاي ماسه‌اي زير اثر بارگذاريهاي يك طرفه1 و سيكلي ارائه شده است. اين مدل توسعه‌اي ازيك مدل موجود(CJS3) است. مدلCJS3 داراي يك مكانيزم كشساني و دو مكانيزم خميري همسان و انحرافي است. قانون جريان در مكانيزم خميري انحرافي غير متحد در نظر گرفته شده وحركت سطح تسليم با يك قانون سخت شوندگي سينماتيك انجام مي‌گيرد. علاوه بر سطوح تسليم، مشخصه (جدا كننده حالات اتساع و انقباض) و گسيختگي، در اين تحقيق سطوح حالت بحراني و تاريخچه (جدا كننده رژيمهاي بكر وسيكلي) نيز تعريف شده‌اند ومدول سخت شوندگي و قانون اتساع در بارگذاريهاي يك طرفه و سيكلي بر اساس نتايج و مشاهدات تجربي به طور موثري اصلاح شده‌اند. مدول سخت شوندگي در رژيم سيكلي تابعي از تغيير شكلهاي خميري انحرافي و حجمي تغيير مي‌كند و با توجه به تعريف سطح تاريخچه و برگشت تنش مدل را قادر به بيان رفتار سيكلي خاكها كرده است.كليه پارامترهاي مدل داراي مفهوم فيزيكي مشخص و قابل بيان بر حسب پارامترهاي فيزيكي و مكانيكي مشهور و مشخصات منحنيهاي آزمايش سه محوري هستند. براي اعتبار بخشي مدل نتايج آزمايشهاي موجود روي ماسه هوستون تحت مسيرهاي زهكشي و غير زهكشي به كار گرفته شده است. نتايج حاصله نشان دهنده قابليت خوب مدل در بيان رفتار خاكهاي ماسه‌اي تحت اثر بارگذاريهاي يك طرفه و سيكلي است.

In this paper, an elastoplastic constitutive model is presented for predicting sandy soil behavior under monotonic and cyclic loadings. The model is based on the CJS3 model that takes into account deviatoric and isotropic mechanisms of plasticity. The flow rule in deviatoric mechanism is non-associated and a kinematic hardening law controls the evolution of the yield surface. In the present study, the critical state surface and history surface separating the virgin and cyclic states in the stress space are defined. Hardening modulus and stress-dilatancy law for monotonic and cyclic loadings are effectively modified. Taking the hardening modulus as a function of deviatoric and volumetric plastic strain, the model will be capable of predicting sand behavior once the history surface and stress reversal are defined. All model parameters have clear physical meanings and can be determined simply from laboratory tests. The results of homogeneous tests on Hostun sand are used to validate the model. The results of validation indicate the capability of the proposed model.