تحلیل عددی تأثیر اختلاف فاز امواج دوسویه زمین‌لرزه بر رفتار روانگرایی خاک‌های دانه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی صفاشهر،ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد صفاشهر

10.22034/anm.2024.21856.1641

چکیده

تغییرشکل‌های جانبی بزرگ بطور گسترده‌ای در محیط‌های روانگرا در طول زلزله‌های شدید مشاهده شده که باعث آسیب به سازه‌های سطحی و همچنین سازه‌های زیرزمینی شده است. انتشار عمودی موج برشی به سمت سطح زمین باعث ایجاد تنش برشی سیکلی و کاهش ضریب مقاومت سیکلی در خاک‌های دانه‌ای شده و احتمال روانگرایی را افزایش می‌دهد. عامل زمین‌لرزه ذاتاً ماهیت چندسویه دارد که همواره دامنه و جهت آن در حال تغییر می‌باشد. این ویژگی بارگذاری در زمانیکه امواج منتجه از میان لایه های خاک انتشار می‌یابند باعث ایجاد الگوهای پیچیده‌ای از رفتار تنش-کرنش می‌شود. آزمایشات آزمایشگاهی و میز لرزان (شتاب ثقلی واحد یا سانتریفیوژی) و روش‌های عددی، روش‌های پیشنهادی جهت مطالعه رفتار روانگرایی خاک تحت تنش برشی سیکلی چندسویه می باشند. در این مطالعه شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی تفاضل محدود برای ستون ماسه اشباع تحت امواج سیکلی برشی دوسویه با اختلاف فازهای متفاوت انجام و نتایج آن تجزیه و تحلیل شد. مدل عددی با مقایسه نتایج آزمایش میز لرزان سانتریفیوژی منتشرشده توسط سو و همکاران صحت‌سنجی شد. اعتبارسنجی مدل عددی نشان داد که مدل رفتاری P2PSand و روش عددی تفاضل محدود برای شبیه‌سازی پدیده روانگرایی خاک های دانه‌ای ایجادشده بوسیله‌ی امواج سیکلی برشی دوسویه‌مناسب می‌باشد. نتایج این مطالعه نشان داد که میزان نشست و افزایش فشار آب حفره‌ای در ستون ماسه‌ای برای لرزش دوسویه به اختلاف فاز لرزش در دو راستا بستگی دارد و با افزایش اختلاف فاز، مقدار بیشینه نشست و افزایش فشار آب حفراه‌ای کاهش می‌یابد و مقدار بیشینه این پارامترها در لرزش دوسویه برای تمام اختلاف فازها بیشتر از لرزش تک‌سویه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of the phase differences in bidirectional seismic waves impacts on the granular soils liquefaction

نویسندگان [English]

  • gholamhossein ranjbar 1
  • mahmoud Sarikhani Khorrami 2
1 Safashahr Islamic Azad University,Iran
2 Safashahr Azad Islamic University
چکیده [English]

In an actual earthquakes, the liquefaction of granular soils is generally due to seismic waves transmitted from hypocenter movement to near the field during the earthquakes. The vertical propagation of the shear wave towards the surface of the ground causes cyclic shear stress and reduces the cyclic resistance ratio (CRR) in granular soils and increases the probability of liquefaction. Large lateral deformations have been widely observed in liquefied environments during severe earthquakes, causing damage to surface structures as well as underground structures. The earthquake trigger is inherently multi-directional in nature and its amplitude and direction are always changing. This loading Characteristics creates complex patterns of stress-strain behavior when the resulting waves propagate through the soil layers. Laboratory experiments, shaking table (unit or centrifuge gravity acceleration) test and numerical methods are the proposed procedures for studying the liquefaction behavior of soil under multi-directional cyclic shear stress. In this study, a three-dimensional finite difference numerical simulation for a saturated sand column under bidirectional shear cyclic waves with different phase was performed and its results were analyzed. The numerical model was validated by comparing the results of the centrifugal shaking table experiment published by Su et al. Validation of the numerical model showed that the behavioral model and the selected numerical method are suitable for simulating the phenomenon of granular soils liquefaction created by bidirectional shear cyclic waves. The results of this study showed that the values of subsidence and excess pore water pressure in the sand column for bidirectional shaking depends on the difference in the shaking phase in the two directions, and with increasing the phase difference, the maximum amount of subsidence and excess pore water pressure decreases, and the maximum value of these parameters in the bidirectional shaking is higher than the unidirectional shaking.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Liquefaction
  • earthquake
  • bidirectional waves
  • P2PSand Model
  • Finite Difference

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 08 دی 1403
  • تاریخ دریافت: 19 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری: 06 دی 1403
  • تاریخ پذیرش: 08 دی 1403