ارائه یک مدل رفتاری یکپارچه ناهمسانگرد برای شبیه‌سازی رفتار سنگ‌های نرم

در این مقاله از الگوی رفتاری یکپارچه ناهمسانگرد برای شبیه سازی رفتار سنگ‌های نرم استفاده شده است. در الگوی رفتاری یکپارچه ارائه شده از قانون جریان ناهمراه و مفهوم حالت بحرانی استفاده شده است. علاوه بر این، الگوی پیشنهادی براساس مفهوم سطح زیر بارگذاری برای پیش بینی رفتار انتقال نرم از حالت الاستیک به پلاستیک توسعه داده شده است. به منظور پیاده سازی مدل از روش ضمنی اویلر استفاده شده است. برای مدلسازی ناهمسانگردی از یک مدل 13 صفحه‌ای استفاده استفاده شده است که هر کدام از این صفحات دارای رفتار الاستوپلاستیک هستند. رفتار کلی خاک از محاسبه رفتار جداگانه صفحات منفرد متعدد در جهات مختلف در یک نقطه محاسبه می شود. مجموعه ای از معادلات سازنده غیر متعارف در هر صفحه به طور جداگانه استفاده شد. با استفاده از این مدل اثر ناهمسانگردی القایی مدل‌سازی می‌شود. در ادامه، 3 نمونه‌ سنگ نرم تحت بارگذاری یکنواخت در شرایط زه‌کشی شده با مدل رفتاری یکپارچه شبیه‌سازی و با داده‌های آزمایشگاهی سه محوره مقایسه شدند. برای هر کدام از آزمایش‌های انجام شده در فشارهای جانبی مختلف نمودارهای تنش انحرافی- کرنش محوری و کرنش حجمی- کرنش محوری ترسیم شد. با توجه به نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی های عددی، رفتار کرنش نرم‌شوندگی، مقدار مقاومت حداکثر و رفتار نمونه های سنگی قبل و بعد از مقاومت حداکثر به طور قابل‌قبولی شبیه‌سازی شد. نشان داده شد که مدل توسعه داده شده را می‌توان به طور مطلوبی برای شبیه‌سازی رفتار سنگ‌های نرم استفاده کرد.

providing a unified anisotropic behavioral model for simulating the behavior of soft rocks

in this paper، a unified behavioral model is used to simulate the behavior of anisotropic rocks. the proposed unified behavioral model employs the non-associated flow rule and the concept of critical state. furthermore، the proposed model is developed based on the concept of the sub-loading surface to predict the smooth transition behavior from elastic to plastic states. to implement the model، the implicit euler method is utilized. for modeling anisotropy، a 13-plane model is employed، with each of these planes exhibiting elastoplastic behavior. the overall behavior of the soil is calculated by assessing the separate behavior of multiple individual planes in different directions at a point. a set of unconventional constitutive equations is used separately for each plane. using this model، the induced anisotropic effects are simulated. subsequently، three rock samples under monotonic loading in drained conditions are simulated with the unified behavioral model and compared with laboratory data. for each of the tests conducted at different confining pressures، the deviatoric stress-axial strain and volumetric strain-axial strain graphs were plotted. based on the results obtained from the numerical simulations، the strain softening behavior، maximum stress، and the behavior of rock samples before and after maximum stress. it was shown that the developed model can be effectively used to simulate the behavior of rocks.