شبيه‌سازي خاك كشاورزي طي آزمون نشست صفحه‌اي توسط معيار تسليم دراكر پراگر با استفاده از روش اجزاء ‌‌محدود

Agricultural Soil Simulation during Plate Displacement Test Using Finite Element Method and Drucker-Prager Model

افزايش تراكم خاك يكي از تهديدات اصلي براي تخريب ساختمان خاك است كه حتي ممكن است منجر به تجزيه خاك نيز شود. به‌منظور جلوگيري از پديده افزايش تراكم خاك، دانستن ويژگي‌هاي مكانيكي خاك در تعيين حدود تنش مجاز حائز اهميت است. تنش پيش‌تراكمي، به عنوان حداكثر تنشي كه خاك مي‌تواند تحمل كند بدون اينكه فشردگي آن افزايش يابد، يكي از مهم‌ترين مشخصات مكانيكي خاك است. آزمون نشست صفحه‌اي، روشي مناسب براي تعيين تنش پيش تراكمي خاكاست. در اين تحقيق، آزمون تجربي نشست صفحه‌اي، روي يك نمونه خاك زراعي (شني رسي لومي) در سطح محتواي رطوبتيd.b. 15% با چگاليkg. m-1500 انجام شد و خواص مكانيكي خاك تعيين شدند. سپس آزمون نشست صفحه‌اي به روش اجزاء‌محدود به‌صورت دوبعدي و متقارن توسط مدل دراكر-پراگر در نرم‌افزار آباكوس شبيه‌سازي و تنش پيش‌تراكمي با اين روش پيش‌بيني شد. همچنين توزيع تنش و جابجايي در لايه‌هاي خاك در عمق تجزيه‌وتحليل شدند. نتايج نشان داد كه مدل دراكر-پراگر با ضريب تبيين 99% مطابقت خوبي با داده‌هاي به‌دست‌آمده از آزمايش تجربي داشت. بررسي توزيع تنش فشاري و جابجايي در لايه‌هاي مختلف در عمق خاك ‌نشان داد كه مقدار تنش و جابجايي در لايه‌هاي نزديك به سطح بارگذاري بيشتر و با حركت به سمت لايه‌هاي پايين‌تر مقدار تنش و جابجايي كاهش يافت

Soil compaction increase is one of the main threats to agricultural soil structure, which may even lead to soil decomposition. In order to prevent the phenomenon of soil compaction, knowing the mechanical properties of soil is important in the determination of the allowable stress limits. Pre-compaction stress, as the maximum stress that soil can withstand without increasing its compaction, is one of the most important mechanical properties of soil. The plate sinkage test is a suitable method for determining the soil pre-compaction stress. In this research, the experimental test of plate deposition on a sample of arable soil (loamy sandy loam) at the moisture content of 15% d.b. with density of 1500 kg.m- 3 was performed and the soil mechanical properties were determined. Then, the plate sitting test was performed in twodimensional and symmetrical methods by finite element method and Drucker Prager model in Abaqus software and precompression stress was predicted by this method. Stress distribution and displacement in the soil depth layers were also analyzed. The results showed that the Drucker-Prager model with a 99% explanation coefficient was in good agreement with the data obtained from the experiments. Examination of compressive stress and displacement in different layers in the soil depth showed that the amount of stress and displacement in the layers close to the load surface was higher than that for the lower layers.