مدل سازی عددی رفتار شمع - ماسه روانگرا در زلزله حوزه نزدیک

نوع مقاله : یادداشت فنی

نویسندگان

دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

در تحقیق حاضر اثر زلزله‌های حوزه نزدیک بر روی پاسخ لرزه‌ای یک سیستم خاک ـ شمع مورد بررسی قرار گرفته است. اثر جهت‌داری پیش‌رونده، که در ابتدای تاریخچه زمانی سرعت حرکت زمین مشاهده می‌شود و انرژی زیادی را اعمال می‌کند، مخرب‌ترین اثر حرکات زمین در نزدیک گسل است. برای بررسی اثرات حوزه نزدیک، یک مدل سه‌بعدی که شامل خاکِ دولایه، لایه سست بر روی لایه متراکم، و شمع، درنظر گرفته شده است. مدل‌سازی با استفاده از نرم‌افزار D۳F‌L‌A‌C انجام شده است. مدل رفتاری P‌S‌a‌n‌d۲P که یک مدل پلاستیسیته دوسطحی حالت بحرانی است، برای مدل‌سازی روانگرایی خاک ماسه‌ای بکار گرفته شد. چهار رکورد حوزه نزدیک، ثبت شده بر روی سنگ، به مدل مورد نظر اعمال شده‌اند. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که پالس‌سرعت حوزه نزدیک اثر قابل توجهی بر روی رفتار سیستم دارد و زمینه‌ی تغییرمکان ناگهانی بزرگ بر روی خاک و شمع ایجاد می‌کنند. پالس موجود در رکورد زلزله‌های حوزه نزدیک، باعث شده است در مدت
زمان اعمال آن ضریب فشار آب حفره‌ای (R‌u) افزایش یافته و روانگرایی در لایه‌ی خاک بالایی ایجاد شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of the Liquefiable Sand–Pile Behavior Under the Effect of Near-field Ground Motions

نویسندگان [English]

  • S. Abbasi karafshani
  • R. Pourhoseini ardakani
D‌e‌p‌t. o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g Y‌a‌z‌d U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y
چکیده [English]

Three-dimensional analyses are conducted to study the effects of ground motion and the presence of velocity pulse on the pile responses in liquefiable soils. Liquefaction of soils is an important issue in geotechnical engineering. Soil liquefaction occurs when saturated or partially saturated soil substantially loses strength and stiffness in response to applied stress, such as shaking during an earthquake or other sudden changes in stress conditions. The forward directivity effect, which includes a large velocity pulse at the beginning of the velocity time history of the ground motion and contains most of the seismic energy from the rupture, is the most damaging phenomenon observed in near-field ground motions. To investigate the effect of near-field ground motions on the seismic response of a soil-pile system, a three-dimensional model consisting of the two-layered soil and the pile is constructed. Modeling is conducted by using the FLAC 3D software. The P2PSand model is applied for the modeling of sandy soil. P2PSand model refers to a Practical TWO-surface Plastic SAND constitutive model for general 3D geotechnical earthquake engineering applications aimed at capturing essential soil dynamic characteristics. The model is a modified extension of the fabric-dilatancy-related sand plasticity DM04 model developed by Dafalias and Manzari. The Dafalias-Manzari two-surface model (DM04) is a critical-state compatible and state parameter-related plasticity model developed in the framework of Bounding Surface theory, which has been widely implemented and studied. Dynamic analyses are conducted for the soil-pile system under the excitations of four selected ground-motion suites that were recorded on the rock. The results show that near-field velocity pulses have a considerable effect on the behavior of the system and cause sudden large displacement demands on the piles and soil. The pulse in the record of near-field ground motion has caused the pore water pressure coefficient (Ru) to increase and liquefaction in the upper soil layer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Liquefaction
  • FLAC 3D
  • Seismic Response
  • Soil-pile Interaction
  • Pulse-like ground motion