رفتار محیط متخلخل غیراشباع در آباکوس استاندارد بمانند یک محیط چندفازیست که در آن اجزای جامد با دونوع سیال درتماسند. یکی از آنها سیال خیس کننده (Wetting Liquid) است (مانند آب) که تراکم پذیری کمی دارد و یک گاز که بسیار تراکم پذیرست. در روابط تنش مؤثر محیط متخلخل غیراشباع آباکوس، امکان وجود هر دونوع سیال در نظر گرفته شده و در مواردی مانند تخمین میزان تورم ناشی از جذب رطوبت خاک، بکار میرود. در قسمت زیر، رابطه شماره یک ارتباط تنش موثر با تنش کل، فشار مایع منفذی و فشار گاز را مشخص می‌کند. در رابطه مذکور، متغیر خی (Χ) بستگی به درجه اشباع مصالح داشته و عددی بین صفر تا یک است که غالباً بدلیل فقدان اطلاعات عملی کافی از جزئیات رابطه مذکور، این پارامتر دقیقاً با درجه اشباع مشاوی قرار داده شده و این خود یک نوع ساده‌سازیست. در یک فرض ساده کننده دیگر، تغییرات فشار گاز در مسئله ناچیز فرض شده و لذا رابطه یک تبدیل به رابطه دو می‌شود و در شرایط رابطه دوم، محیط متخلخل برای عبور گاز کاملاً نفوذپذیر فرض شده و لذا در مدلسازی نیازی به تعریف شرایط مرزی برای فاز گاز توده، وجود ندارد.

1

 

 

 

بنابراین در روش بکار رفته برای تحلیل محیط متخلخل غیراشباع آباکوس، پاسخ توده به پاسخ بخش مایع و بخش جامد بستگی داشته و تغییرات فشار گاز لحاظ نمی‌شود. از این رو، درشرایط خاک اشباع مقدار فشار سیال منفذی، مثبت شده و در خاک غیراشباع، منفی اما فشار منفی بدلیل عدم دخالت فشار گاز درمعادلات منجر به تولید فشار مویینگی (Capillary Pressure) می‌شود. در فشارهای منفی مقدار درجه اشباع مصالح و در نتیجه دانسیته کل مصالح نیز مورد محاسبه قرار می‌گیرد. رابطه فشار منفذی منفی و درجه اشباع مصالح، جزء خصوصیات مادی خاک بوده و نیازست که در آزمایشگاه بدست آید. رابطه تیپ درجه اشباع با فشار منفی سیال منفذی به صورت شکل است که برای مسیر جذب و از دست دادن رطوبت خاک دو منحنی مشابه است. این منحنی مشابه منحنی‌های مشخصه آب خاک (SWC: soil water characteristic curves) هستند و بکمک این منحنی در هر فشار منفی مقدار درجه اشباع خاک مورد محاسبه قرار گرفته و به نقاط انتگرال‌گیری المان‌ها اختصاص داده می‌شود. درصورتیکه در مصالحی نرخ تغییرات درجه اشباع مثبت باشد، از منحنی جذب رطوبت (Absorption) و در صورت منفی شدن از منحنی دفع رطوبت (Exorption) استفاده می‌شود. همچنین ممکنست در میانه تحلیل روند جذب رطوبت متوقف شده و از دست دادن رطوبت رخ دهد (یا بالعکس) بنابراین نیازست که در این لحظه از منحنی مربوط به جذب به منحنی مربوط به دفع انتقال صورت گیرد که این انتقال به کمک خط Scanning انجام می‌شود.

2

یک توده خاک اشباع مفروضست. در این توده یک چاه حفاری شده و از آن چاه آبکشی می‌شود. در چنین شرایطی مطابق شکل زیر، انتظار می‌رود به مرور زمان، سطح آب به تناسب فاصله از محل چاه افت کرده و تارسیدن به شرایط تراوش پایدار چاه، روند مذکور ادامه یابد. در شرایط تراوش پایدار، نقاطی که فشار منفذی آنها مساوی و برابر باصفرست، بر روی یک رویه نیلوفری شکل قرار دارند که همان سطح آزاد (Phreatic Surface) آب است.

3

درنتیجه افت سطح آب، فشار منفذی در بالای سطح آزاد آب، منفی شده و بنابراین انتظار می‌رود که درجه اشباع نیز به تناسب فشار منفی بوجود آمده، کاهش یابد. در شکل زیر میدان درجه اشباع پس از ایجاد شرایط تراوش پایدار چاه نشان داده شده‌است. یکی از مواردی که استفاده از آباکوس برای تحلیل خاک‌های غیراشباع را محدود می‌سازد، متناسب بودن فشار منفذی منفی با فاصله از سطح آزاد آب است. یعنی در پروفیل‌های خاکی که ارتفاع خاک بالای سطح آزاد آب زیادست، فشار منفذی منفی اغراق‌آمیز بوده و باید در استفاده از روش مدلسازی مورد بحث، احتیاط بعمل آورد.

4

نویسنده: رضا شهبازی

برای آگاهی از سرفصل های دوره لطفا فایل PDF سرفصل ها را مطالعه بفرمایید.

هیئت علمی عمران پارسیان

با اعضای هیئت علمی آموزشگاه عمران پارسیان آشنا شوید

برنامه کلاس های عمران پارسیان!

از برنامه تشکیل کلاس های عمران پارسیان مطلع شوید

 

 

 

 

 

همرسانی کنید:

دیدگاهتان را بنویسید