مدلسازی عددی تحکیم لایه های خاک سست در زیر سطح آب تحت اثر وزن

مدلسازی تحکیم لایه های خاکی سست در زیر سطح آب تحت اثر وزن ( self-weight consolidation) چندی است که مورد توجه خاص قرار گرفته است. کاربردهای آن در تحلیل رسوبگذاری و تحکیم مواد حاصل از لایروبی ( dredging) در گودالهای بستر دریا، تحلیل روند تحکیم مواد تخلیه شده در پشت سدهای باطله ( tailing dams) در معادن و تحلیل روند تحکیم وزنی و حرارتی لایه های رس نرم در محل دفن زائدات جامد هسته ای ( nuclear waste disposal) از جمله مسائل مهمی است که در سالهای اخیر حوزه مهندسی ژئوتکنیک را با چالشی اقتصادی و زیست محیطی رو به رو کرده است. پیچیدگی روند تحکیم وزنی لایه های خاکی سست در زیر تراز آب از چند عامل نشات می گیرد. نخست آنکه بعلت رخ دادن تغییر شکلهای بزرگ، تئوری ها و معادلات تحکیم کلاسیک که بر پایه فرض کرنشهای کوچک infinitesimal strain استوار هستند قابل کاربرد نمی باشند. عامل دوم متغیر بودن بار وارده با زمان است که موجب می گردد نقاط مختلف خاک در عمق تحت اثر سربارهای مختلفی که در اثر تخلیه مواد ایجاد می شوند، قرار داشته باشند و این سربارها نیز ممکن است به علت تراکم تدریجی ناشی از تحکیم در طول زمان تغییر نمایند. عامل سوم تغییر قابل توجه پارامترهای موثر بر حل مساله در طول تحکیم می باشد برای مثال تفوذپذیری خاک ( k)، تخلیل ( e) و شاخص تغییر حجم ( mv) در طول تحکیم دارای تغییرات زیادی هستند که در نظر گرفتن این تغییرات به غیر خطی شدن معادله دیفرانسیلی حاکم بر پدیده منجر می شود. در تحقیق حاضر پس از بررسی تئوری های مختلف وزنی و مقایسه نقاط قوت و ضعف آنها، معادلات دیفرانسیلی حاکم بر مساله تبیین شده و یک برنامه کامپیوتری به منظور بررسی فرآیند تحکیم وزنی با لحاظ کردن اثرات کرنش بزرگ و تغییرات نفوذپذیری و تراکم پذیری در حین تحکیم تهیه شده است. سپس نتایج مدل با مقادیر اندازه گیری شده در سایت مقایسه شده و کارایی مدل در تحلیل مسائل واقعی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

Keywords:

تحکیم وزنی , کرنش بزرگ , نفوذ ناپذیری , تراکم پذیری