ارزیابی اثر میکروپارامترها بر ویژگی‌های ماکرومقیاس خاک‌های دانه‌ای سیمانته شبیه‌سازی شده به روش اجزای منفصل

یکی از مدل های تماسی پیوندی که برای شبیه سازی پیوندهای سیمانی شکل گرفته بین ذرات در یک نمونه سیمانته در روش اجزای منفصل به کار می رود، مدل اتصال مسطح است. تعداد میکروپارامترهای مورد نیاز برای تعریف این مدل تماسی در بین ذرات، بسیار بوده و اثر هر یک از این پارامترها روی پاسخ مصالح مشخص نیست. در این مطالعه، پس از انجام آزمایش های سه محوری استاتیکی و دینامیکی بزرگ مقیاس بر روی مصالح شنی سیمانته در آزمایشگاه، به شبیه سازی آن ها با استفاده از مدل تماسی اتصال مسطح پرداخته شد. سپس، یک تحلیل حساسیت به منظور تعیین اثر میکروپارامترها روی پاسخ ماکروسکوپیک نمونه های سیمانته و مشخص نمودن موثرترین میکروپارامترها، جهت ساده سازی فرآیند کالیبراسیون، انجام شد. برای کمی کردن روابط بین پارامترهای میکرو و ویژگی های مکانیکی نمونه، تحلیل رگرسیون نتایج شبیه سازی ها صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که مقاومت بیشینه و پسماند برشی عمدتا به چسبندگی و نسبت سختی وابسته هستند. اثر مدول الاستیک و نسبت سختی روی مدول مماسی اولیه و مدول برشی قابل توجه است. نسبت پواسون تحت تاثیر نسبت سختی و چسبندگی می باشد. نسبت میرایی بیشتر به مدول الاستیک بستگی دارد. این نتایج می تواند به عنوان یک راهنما برای مدل سازی رفتار مصالح شکننده در روش اجزای منفصل به کار رود. با مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی های عددی و آزمایش های آزمایشگاهی، مشاهده می شود که مدل عددی به خوبی توانسته رفتار نرم شوندگی و اتساعی شن سیمانته را ارائه دهد.

evaluation of the effect of micro-parameters on the macroscopic properties of cemented granular soils

one of the bonded contact models that is used to simulate the cemented bonds formed between soil particles in a cemented sample in the discrete element method is the flat joint model. there are numerous micro parameters required to define this contact model between particles in the modeling and the effects of each of these parameters on the material response are not clear. in this research, after performing large scale static and dynamic triaxial tests on cemented gravel in the laboratory, they were simulated as a granular assembly in which the flat joint contact model exists at all grain grain contacts. then, a sensitivity analysis was conducted to determine the effect of each micro parameter on the macroscopic response of cemented samples and to specify the most impressive micro parameters in order to simplify the calibration process. a regression analysis of the numerical results was performed to quantify the relationships between the micro parameters and the mechanical properties of the sample. the results show that the maximum and residual shear strength of a sample are mainly dependent on the flat joint cohesion and stiffness ratio. the effects of elastic modulus and stiffness ratio on the initial tangential modulus and shear modulus are significant. the poisson ratio is affected by the flat join cohesion and stiffness ratio. the damping ratio depends more on the elastic modulus. these results can be used as a guide for modeling the behavior of brittle materials in the discrete element method. a comparison between numerical and experimental test results of cemented granular specimens revealed that the model was able to capture the softening behavior of these materials with good accuracy.