مطالعه عددی ظرفیت بیرون کشیدگی سطح تماس خاک – میخ با استفاده از روش اجزای محدود

میخکوبی از روش های متداول در پایدارسازی ترانشه ها و گودبرداری ها است. ظرفیت بیرون کشیدگی سطح تماس خاک میخ پارامتری مهم در طراحی و ارزیابی ایمنی سیستم های میخکوبی شده می باشد. در این مقاله، به منظور شبیه سازی آزمایش بیرون کشیدگی المان میخ، مدل اجزای محدود سه بعدی با استفاده از نرم افزار آباکوس توسعه داده شد. صحت سنجی مدل توسط مقایسه نتایج مدل سازی با نتایج آزمایشگاهی انجام گرفت. بر این اساس، از مدل صحت سنجی شده جهت بررسی تاثیر مقادیر مختلف مدول الاستیسیته خاک، قطر میخ و سرعت بیرون کشیدگی بر روی ظرفیت بیرون کشیدگی میخ استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان دادند با افزایش مدول الاستیسیته خاک، مقاومت بیرون کشیدگی حداکثر افزایش می یابد. میزان این افزایش در مدول های الاستیسیته پایین چشمگیر نبوده اما برای مدول های بیشتر از 27 مگاپاسکال قابل توجه بود. نتایج نشان دادند که میخ های با قطر بزرگتر نسبت به میخ های با قطر کوچکتر، مقاومت بیرون کشیدگی بیشتری نشان می دهند که علت آن را می توان سطح تماس بیشتر با خاک مجاور و در نتیجه بسیج شدن تنش برشی بیشتر در میخ های با قطر بزرگتر دانست. در نهایت، مشاهده شد با افزایش سرعت بیرون کشیدگی، مقاومت کاهش می یابد که دلیل احتمالی آن عدم در اختیار داشتن زمان کافی جهت بسیج کامل تنش برشی در سطح تماس میخخاک است.

Numerical investigation on the pullout shear strength of soil-nail interface using finite element method

Soil nailing is a popular reinforcement method for stabilizing slopes, excavations, and retaining walls in many countries. The pullout capacity of the soilnail interface is a critical parameter for the design and safety assessment of soilnailed systems. In this paper, a threedimensional (3D) finite element (FE) model is developed using the commercial program ABAQUS to simulate the pullout test of a soil nail in a soilnail pullout box. The stressstrain behavior of the soil and soilnail interface is described by a Mohrcoulomb model and coulomb friction model respectively. A novel temperaturebased reduction of friction coefficient has been applied in order to reduce the roughness of soilnail interface as the slip occurs. Validation of the FE model is carried out by comparing the results of numerical simulations with experimental data from a previous work. The comparisons between the modeling results and experimental data have demonstrated that the established FE model can simulate the pullout behavior of a soil nail in a soil mass properly. Based on this, the verified FE model has been used to investigate the effect of different nail diameters, soil elasticity moduli and pullout rates on the pullout behavior of the soil nail.