بررسی تاثیر دو مدل رفتاری اتصال مسطح و اتصال موازی خطی بر روی مکانیسم شکست ماسه‌سنگ آغاجاری در شبیه‌سازی نرم‌افزار pfc2d

مدلسازی عددی به‌عنوان ابزاری حیاتی در تحلیل‌های مهندسی، به‌ویژه در علوم زمین و مهندسی ژئوتکنیک، نقش بسزایی دارد. نرم‌افزار pfc2d یکی از ابزارهای برجسته در این زمینه است که از روش ناپیوسته (distinct element method) برای شبیه‌سازی فرآیندهای مرتبط با زمین‌شناسی مهندسی و تحلیل‌های ژئوتکنیکی استفاده می‌کند. این مقاله به تحلیل و مقایسه دو مدل تماسی رایج، یعنی اتصال مسطح (fjm) و اتصال موازی خطی (lpbm) می‌پردازد. آزمون مقاومت تک محوری (ucs) به‌عنوان معیاری برای کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل‌های pfc انتخاب شده است. نمونه‌های ماسه‌سنگی در این تحقیق از سازند آغاجاری در یال جنوبی تاقدیس مدار انتخاب شده‌اند. یافته‌ها نشان می‌دهد که هر دو مدل تماسی در شبیه‌سازی ucs در فرایند کالیبراسیون از توانایی بالایی برخوردارند. از آنجاییکه این آزمون بیشتر برای کالیبره کردن مقدار نقطه شکست (σc) و همچنین مدول یانگ به کار می‌رود، مقادیر خروجی به دست آمده برای هر دو مدل تقریباً مشابه است. با این حال، رفتار پس از شکست در منحنی تنش-کرنش مدل‌ها با یکدیگر متفاوت است، به‌طوری‌که مدل اتصال مسطح (fjm) رفتار شکننده‌تری نسبت به مدل اتصال موازی خطی (lpbm) نشان می‌دهد. مدل fjm با قابلیت مدلسازی سطوح ناهموار و همچنین عدم پیوستگی مواد می‌تواند رخداد ترک‌های کششی و برشی را در مواردی که شکست و ترک‌خوردگی از اهمیت بسزایی برخوردار است را به نسبت مدل lpbm با عملکرد بهتری شبیه‌سازی کند. نتایج این پژوهش می‌تواند محققین را در انتخاب مدل مناسب برای شبیه‌سازی و تحلیل مکانیسم شکست سنگ‌ها، به ویژه در شرایطی که شبیه‌سازی دقیق از اهمیت بالایی برخوردار است، یاری رساند.

examining the impact of flat-joint and linear parallel bond behavioral models on aghajari sandstone failure mechanism in pfc2d simulations

numerical modeling is an essential tool in engineering analysis, particularly within the fields of geoscience and geotechnics. the pfc2d software stands out in this field, using the distinct element method (dem) to simulate processes related to engineering geology and geotechnical assessment. this study focuses on the analysis and comparison of two common contact models: the flat joint model (fjm) and the linear parallel bond model (lpbm). the unconfined compressive strength (ucs) test is chosen as a the benchmark for calibrating and validating the pfc models. sandstone samples for this study are taken from the aghajari formation located on the southern limb of the madar anticline. the results show that both contact models have a high ability to simulate the ucs in the calibration process. as this test is primarily used to calibrate the failure point (σc) and young's modulus, the output values for both models are almost identical. however, the post-failure behavior in the stress-strain curves differs between the models, with the fjm demonstrating a more brittle response compared to the lpbm. the ability of the fjm model to simulate rough surfaces and material discontinuities allows for the representation of tensile cracking.