إطار شبه تحليلي لتحليل الانهيار أحادي البعد للتربة المشبعة جزئياً
Title A semi‑analytical framework for one‑dimensional collapse analysis of partly saturated soils
الباحث الرئيس عايد عيد حمود اللقماني
الباحثون المشاركون
التخصص: الهندسة المدنية
التخصص الدقيق: هندسة مدنية (إنشاءات و أساسات و بيئة)
المستخلص: على الرغم من الاهتمام المتزايد بفهم سلوك التربة القابلة للانهيار ، فقد تم اقتراح عدد محدود جدًا من الإجراءات لإجراء التحليلات من أجل التنبؤ بمستوطنات الانهيار. ومن ثم ، لا تزال النماذج البسيطة التي تمكن المهندسين من إجراء التحليلات داخل الإطارات أحادية البعد والثنائية الأبعاد أمرًا مرغوبًا فيه. تقترح هذه الورقة إطارًا شبه تحليليًا فعالًا حيث يُظهر أنه يمكن تقدير المستوطنات المنهارة بجهد حسابي معقول جدًا. تم تطوير إجراء شبه تحليلي في إطار أحادي البعد ويمكن توسيعه ليشمل مشاكل ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد. في هذا الإجراء ، يتم الجمع بين الحل التحليلي لمشكلة التسلل إلى نموذج الانهيار في عملية شبه تحليلية حيث يتم تقسيم طبقة التربة والفترة الزمنية إلى زيادات منتظمة. تعتبر كل زيادة على عمق طبقة التربة عنصرًا صغيرًا في التربة يتم تقدير معلمات مثل محتوى الرطوبة ورأس الضغط كوظائف للوقت. يتم تقدير السلالة الحجمية المحلية الناجمة عن انهيار التربة باستخدام نموذج الانهيار ومتكاملة عدديًا لإيجاد التسوية الكلية. يمكن تحليل مستوطنة انهيار التربة بالتزامن مع محتوى الرطوبة الحجمية. يمكن تحليل تأثيرات المعلمات مثل النفاذية ومعامل الانهيار كما هو موضح.
Abstract: Despite the increasing interest to understand the behavior of collapsible soils, a very limited number of procedures have been proposed to perform analyses in order to predict collapse settlements. Hence, simple models that would enable engineers to undertake analyses within the one-dimensional and two dimensional frames are still desirable. The present paper proposes an efficient semi-analytical framework where it is shown that collapse settlements can be estimated with a very reasonable computational effort. A semi-analytical procedure is developed within a one-dimensional framework and can be extended to two dimensional and three-dimensional problems. In this procedure, the analytical solution of the infiltration problem is combined to a collapse model in a semi-analytical process where the soil layer and time period are divided into regular increments. Each increment over the soil layer depth is considered as a small soil element for which parameters such as moisture content and pressure head are estimated as functions of time. Local volumetric strain caused by soil collapse is estimated using a collapse model and integrated numerically to find the total settlement. The soil collapse settlement can be analyzed in conjunction with volumetric moisture content. Effects of parameters such as permeability and collapse modulus can be analyzed as will be shown.