 |
پایداری شیب در یک سد خاکی
معرفی
تجزیه و تحلیل پایداری شیب یک تکنیک ضروری برای پیش‌بینی نشست، تغییر شکل و لغزش خاک در اثر بارگذاری و شرایط محیطی مختلف است. در یک سد خاکی، تجزیه و تحلیل پایداری شیب برای تعیین ایمنی سد مهم است.
مدل حاضر از نمونه ای الهام گرفته شده است که در Ref. 1 . فشار منافذ در خاک با قانون دارسی مدل‌سازی می‌شود، در حالی که معیار Mohr-Coulomb برای آنالیز الاستوپلاستیک استفاده می‌شود.
تکنیک مورد استفاده برای مطالعه پایداری شیب، روش کاهش مقاومت نامیده می‌شود، که در آن پارامترهای مواد Mohr-Coulomb تابعی از فاکتور ایمنی (FOS) هستند. در این روش FOS به تدریج افزایش می یابد که باعث کاهش پارامترهای مصالح و مقاومت برشی خاک می شود که در نهایت ناپایدار می شود. این پدیده می‌تواند باعث فروپاشی خاکریز در سطح FOS خاصی برای شرایط بارگذاری معین شود. جزئیات بیشتر این تکنیک در Ref. 1 .
تعریف مدل
شکل 1 سطح مقطع سد خاکی را نشان می دهد. ابعاد L 1 ، L 2 و L 3 به ترتیب 24 متر، 5 متر و 24 متر و ارتفاع خاکریز L 4 12 متر است . سطح آب 10 متر و ارتفاع احتمالی نشت 4 متر است. عرض کل خاکریز L 1 + L 2 + L 3 می باشد . برای جلوگیری از اثرات مرزی، یک حوزه خاک در زیر خاکریز اضافه می شود (در شکل 1 نشان داده نشده است ).
شکل 1: تصویر سد خاکی.
در این مثال، یک تقریب کرنش صفحه ای برای مدل سازی سد خاکی به صورت دوبعدی استفاده شده است. اثرات گرانش و فشار هیدرواستاتیک نیز گنجانده شده است. خواص مواد برای مدل Mohr-Coulomb با توجه به یک عامل پارامتر ایمنی، FOS، پارامتر بندی شده است . یک مطالعه پارامتری پارامتر FOS را افزایش می دهد و در نتیجه مقاومت خاک را با هر مرحله پارامتر کاهش می دهد. مدل برای مقادیر FOS بالای 1.92 همگرا نمی شود ، که نشان دهنده فروپاشی شیب است.
تابع تسلیم Mohr-Coulomb و پتانسیل پلاستیک مرتبط است
(1)
با
(2)
انسجام C پارامتر شده و زاویه اصطکاک داخلی Φ به صورت داده شده است
(3)
که در آن c انسجام مواد است، 
و زوایای اصطکاک داخلی برای خاک های غیر اشباع و اشباع، و p فشار حفره ای است که توسط قانون دارسی ارائه می شود.
و 
زوایای اصطکاک داخلی برای خاک های غیر اشباع و اشباع، و p فشار حفره ای است که توسط قانون دارسی ارائه می شود.نتایج و بحث
هد فشار در سد خاکی در شکل 2 نشان داده شده است . در دیوار غوطه ور از 0 متر تا 10 متر متغیر است، در حالی که در سطح تراوش 0 متر است. هد فشار مثبت به معنای فشار منفذ مثبت است که نشان دهنده خاک اشباع است، در حالی که خاک غیراشباع با فشار صفر نشان داده می شود. خط فشار صفر در شکل، محل یک سطح فریتیک است که خاک اشباع را از خاک غیراشباع تقسیم می کند.
تجزیه و تحلیل الاستوپلاستیک برای مقادیر FOS بیشتر از 1.92 همگرا نمی شود . از این رو، شبیه‌سازی تا زمانی انجام می‌شود که مقدار آن به 1.92 شود ، یعنی مقداری که در آن شیب به دلیل افزایش کرنش‌های پلاستیک و متعاقب آن کاهش مقاومت برشی فرو می‌ریزد.
.
شکل 2: سر فشار در سد خاکی. خط سر فشار صفر موقعیت سطح فریاتیک را نشان می دهد.
کرنش پلاستیکی معادل درست قبل از فروپاشی، الگوی متفاوتی را نشان می‌دهد، که نشانه‌ای از مکانیسم شکست را نشان می‌دهد ( شکل 3 را ببینید ).
سطح لغزش در شکل 4 نشان داده شده است . فلش ها جهت جابجایی ذرات خاک را نشان می دهند. این شکل پدیده لغزش خاک را نشان می دهد. خاک نزدیک گوشه پایین سمت راست به دلیل محدودیت ثابت در مرز پایین نمی لغزد. شکل سطح لغزش از نظر کیفی با نتایج ارائه شده در Ref. 1 .
تجسم سه بعدی میدان جابجایی در شکل 5 با کمک مجموعه داده اکستروژن نشان داده شده است. تجزیه و تحلیل دوبعدی یک سد خاکی روشی کارآمد برای پیش‌بینی ناپایداری خاک برای سدهای وسیع است که در آن تقریب کرنش صفحه‌ای منطقی است. تجسم سه بعدی هنوز با کمک ابزارهای پس پردازش در COMSOL Multiphysics امکان پذیر است. این ساده سازی از حل یک مسئله عددی بزرگتر به صورت سه بعدی جلوگیری می کند.
نمودار حداکثر جابجایی در مقابل FOS در شکل 6 نشان داده شده است . حداکثر جابجایی به طور قابل توجهی در حدود 1.9 = FOS افزایش می یابد ، که نشان دهنده شروع فروپاشی شیب است.
شکل 3: کرنش پلاستیک معادل درست قبل از فروریختن شیب.
شکل 4: لغزش دایره درست قبل از فروریختن شیب.
شکل 5: بزرگی جابجایی در سد خاکی درست قبل از ریزش شیب.
شکل 6: حداکثر جابجایی در مقابل FOS.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
سه مطالعه ثابت به منظور در نظر گرفتن اثرات فشار منفذی و بارهای ثقلی بر پایداری شیب ایجاد شده است. در مطالعه اول، فقط قانون دارسی برای حل پروفایل فشار منفذ محاسبه شده است. در مطالعه دوم، تنش های اولیه در خاکریز با توجه به بارهای هیدرواستاتیک، فشار منفذی و بارهای ثقلی محاسبه می شود. در مرحله سوم مطالعه، این تنش های اولیه با افزودن گره تنش و کرنش اولیه در نظر گرفته می شوند . علاوه بر این، مدل پلاستیسیته خاک Mohr-Coulomb برای تجزیه و تحلیل شکست الاستوپلاستیک خاک تحت بارهای هیدرولیکی و ثقلی ترکیبی استفاده می‌شود.
زاویه اصطکاک داخلی برای خاک های اشباع و غیر اشباع متفاوت است، از این رو از عبارتی استفاده می شود که بستگی به فشار منافذ دارد. هیچ تنش خارجی در مناطق خاک غیر اشباع اعمال نمی شود، زیرا منافذ به هم پیوسته و در فشار اتمسفر ثابت در نظر گرفته می شوند.
مشکل مورد مطالعه شامل محلی سازی تغییر شکل در یک نوار، سطح لغزش است. برای حفظ عینیت مش محلول، یک مقیاس طول به مدل ماده معرفی می‌شود تا محلی‌سازی کرنش را به عرض از پیش تعریف‌شده محدود کند. در اینجا مدل پلاستیسیته غیرمحلی گرادیان ضمنی با مقیاس طول l int = 0.1 متر استفاده می شود. مقدار l int در اینجا به گونه ای انتخاب می شود که نوار کرنش های پلاستیکی روی چندین عنصر مش توزیع شود.
گنجاندن انعطاف پذیری در مدل مواد نیازمند محاسبات محلی در هر نقطه گاوس در طول فرآیند مونتاژ است که گران است. با استفاده از یکپارچگی کاهش یافته ، تعداد نقاط گاوس با یک ضریب دو برای ترتیب تابع شکل جابجایی داده شده و نوع عنصر مش کاهش می یابد. این امر محاسبات را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
یک مجموعه داده اکستروژن اضافی برای تولید یک نمودار سه بعدی از مجموعه داده های دو بعدی ایجاد می شود و نمای سه بعدی به منظور تجسم صحیح آن تنظیم می شود. همانطور که در Ref. 1 ، عدم همگرایی شبیه سازی به عنوان شاخص شکست شیب در نظر گرفته می شود.
منابع
1. DVGriffiths و PALane، “تحلیل پایداری شیب توسط عناصر محدود،” ژئوتکنیک ، جلد. 49، شماره 3، صص 387-403، 1999.
مسیر کتابخانه برنامه: Geomechanics_Module/Soil/slope_stability
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی  2D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Fluid Flow> Porous Media and Subsurface Flow> Darcy’s Law (dl) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Structural Mechanics>Solid Mechanics (جامد) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
7 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
پارامترهای مدل و داده های تابع درون یابی در فایل های متنی ضمیمه شده موجود است.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل slope_stability_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
درون یابی 1 (int1)
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Interpolation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای درون یابی ، قسمت Definition را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل slope_stability_interpolation.txt دوبار کلیک کنید . |
5 | در قسمت متن نام تابع ، cond را تایپ کنید . |
6 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول Argument تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
تی | متر |
7 | در جدول Function تنظیمات زیر را وارد کنید: |
تابع | واحد |
شرایط | ام‌اس |
هندسه 1
هندسه دو بعدی را با استفاده از چند ضلعی بسازید.
چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
X (M) | Y (M) |
0 | 0 |
L1 | L4 |
L1 + L2 | L4 |
L1+L2+L3 | 0 |
L1+L2+L3*2 | 0 |
L1+L2+L3*2 | -L4*2 |
-L1 | -L4*2 |
-L1 | 0 |
یک فیله اضافه کنید تا ناپیوستگی هندسی از بین برود.
فیله 1 (fil1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Fillet کلیک کنید . |
2 | در شی pol1 ، فقط نقطه 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Fillet ، بخش Radius را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن Radius ، 5 را تایپ کنید . |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
نقاطی را در سطح مخزن و سطح نشت احتمالی برای تقسیم دو طرف سد اضافه کنید.
نقطه 1 (pt1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی  نقطه کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، Hw*L1/L4 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، Hw را تایپ کنید . |
نقطه 2 (pt2)
1 | روی نقطه 1 (pt1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، L1+L2+L3-Hs*L1/L4 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، Hs را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تعاریف
متغیرهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions را گسترش دهید . |
2 | روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
اشباع شده | dl.Hp>=0 | متغیر بولی برای منطقه اشباع | |
غیر اشباع | dl.Hp<0 | متغیر بولی برای ناحیه غیراشباع | |
ک | cond(dl.Hp) | ام‌اس | هدایت هیدرولیک |
سی | c/FOS | پا | انسجام پارامتری شده |
PHI | atan(tan(phi_un)/FOS)*اشباع نشده+atan(tan(phi_sat)/FOS)*اشباع | راد | زاویه اصطکاک پارامتری شده |
حداکثر 1 (maxop1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کنید و حداکثر را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
دو ماده خالی، یکی برای خاک و دیگری برای آب اضافه کنید، سپس نام آنها را بر اساس آن تغییر دهید. برای مواد آب، انتخاب دامنه را خالی نگه دارید.
تعاریف جهانی
خاک
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions ، روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، خاک را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
اب
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، آب را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
مواد
مواد متخلخل 1 (pmat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و More Materials>Porous Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد متخلخل ، بخش مواد همگن را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ، خاک (mat1) را انتخاب کنید . |
مایع 1 (pmat1.fluid1)
1 | روی Porous Material 1 (pmat1) کلیک راست کرده و Fluid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Fluid ، قسمت Fluid Properties را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ، آب (mat2) را انتخاب کنید . |
جامد 1 (pmat1.solid1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Porous Material 1 (pmat1) کلیک راست کرده و Solid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Solid ، بخش Solid Properties را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن θ s ، 1-psi را تایپ کنید . |
قانون دارسی (DL)
ماتریس متخلخل 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Darcy’s Law (dl)> Porous Medium 1 روی Porous Matrix 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ماتریس متخلخل ، بخش ویژگی های ماتریس را پیدا کنید . |
3 | از لیست مدل نفوذپذیری ، هدایت هیدرولیک را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن K ، K را تایپ کنید . |
تعاریف جهانی
خاک (mat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions>Materials روی خاک (mat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
تراکم | rho | rho_soil | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
مدول یانگ | E | E_خاک | پا | مدول یانگ و نسبت پواسون |
نسبت پواسون | نه | نه_خاک | 1 | مدول یانگ و نسبت پواسون |
آب (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Water (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
تراکم | rho | rho_what | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
قانون دارسی (DL)
یک هد فشار به قسمت های زیر آب سمت پایین دست و بالادست سد اضافه کنید.
سر فشار 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Pressure Head را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 3 و 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات مربوط به هد فشار ، قسمت هد فشار را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی H p 0 ، Hw-y را تایپ کنید . |
سر فشار 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Pressure Head را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 8، 9 و 11 را انتخاب کنید. |
سر فشار 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Pressure Head را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 10 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات مربوط به هد فشار ، قسمت هد فشار را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی H p 0 ، -y را تایپ کنید . |
5 | در پنجره Model Builder ، روی قانون دارسی (dl) کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات قانون دارسی ، بخش جلوه های گرانشی را پیدا کنید . |
7 | چک باکس Include gravity را انتخاب کنید . |
جاذبه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Gravity 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Gravity ، بخش Gravity را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Elevation را انتخاب کنید . |
در ناحیه ای که انتظار داریم سطح لغزنده تشکیل شود از مش ریزتری استفاده کنید.
مش 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، بخش Sequence Type را پیدا کنید . |
3 | از لیست، مش کنترل شده توسط کاربر را انتخاب کنید . |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست Predefined ، Fine را انتخاب کنید . |
بیان اندازه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Size Expression را انتخاب کنید . |
2 | Size Expression 1 را در زیر Size بکشید و رها کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای Size Expression ، بخش Element Size Expression را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن عبارت Size ، if(Y>-L4&&X>L1/2&&X<(L1+L2+L3*1.5),0.75,10) را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن تعداد سلول در هر بعد ، 50 را تایپ کنید . |
6 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1-قانون دارسی
نمودارهای پیش فرض را برای این مطالعه غیرفعال کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1-Darcy’s Laws را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
فیزیک مکانیک جامدات را از مطالعه غیرفعال کنید تا فقط فشار منفذی را حل کنید.
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، تحت مطالعه 1-Darcy’s Law، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در جدول، کادر حل برای Solid Mechanics (جامد) را پاک کنید . |
4 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نمودار کانتور سر فشار را اضافه کنید.
نتایج
سر فشار
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، فشار سر را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
کانتور 1
1 | روی Pressure Head کلیک راست کرده و Contour را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Contour ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Darcy’s Law>Velocity and Press>dl.Hp – Pressure head – m را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Levels را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، سطوح را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Levels ، range(0,3,30) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست نوع Contour ، لوله را انتخاب کنید . |
6 | چک باکس Radius scale factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.1 را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Pressure Head ، روی  Plot کلیک کنید . |
مکانیک جامدات (جامدات)
فشار آب را به عنوان بار مرزی در سمت پایین دست سد اضافه کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Solid Mechanics (solid) کلیک کنید . |
بار مرزی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Boundary Load را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3 و 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای بار مرزی ، بخش Force را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع بار ، فشار را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن p ، p را تایپ کنید . |
محدودیت ثابت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Fixed Constraint را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
غلتک 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Roller را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1 و 10 را انتخاب کنید. |
جاذبه 1
در نوار ابزار Physics ، روی Global کلیک کنید و Gravity را انتخاب کنید .
Global کلیک کنید و Gravity را انتخاب کنید .مواد الاستیک خطی 1
از یکپارچگی کاهش یافته برای سرعت بخشیدن به شبیه سازی استفاده کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Linear Elastic Material 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد الاستیک خطی ، قسمت تنظیمات چهارگانه را پیدا کنید . |
3 | چک باکس Reduced integration را انتخاب کنید . |
استرس خارجی 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  ویژگی ها کلیک کنید و استرس خارجی را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای استرس خارجی ، بخش استرس خارجی را پیدا کنید . |
3 | از لیست ورودی استرس ، فشار منافذ را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن p A ، p*Saturated را تایپ کنید . |
5 | از لیست α B ، User defined را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن p ref عدد 0 را تایپ کنید . |
مطالعه دیگری را برای محاسبه تنش های درجا ایجاد شده توسط گرانش و فشار منفذی اضافه کنید. نمودارهای پیش فرض را برای این مطالعه غیرفعال کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2 – مکانیک جامدات (آغاز استرس درجا)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 2 – Solid Mechanics (In Situ Stress Initialization) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
4 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
مکانیک جامدات (جامدات)
مواد الاستیک خطی 1
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Solid Mechanics (solid) روی Linear Elastic Material 1 کلیک کنید .
پلاستیک خاک 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Plasticity خاک را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Soil Plasticity ، بخش Soil Plasticity را پیدا کنید . |
3 | از لیست مدل Material ، Mohr-Coulomb را انتخاب کنید . |
4 | از لیست پتانسیل پلاستیک ، Associated را انتخاب کنید . |
از یک مدل پلاستیسیته غیرمحلی برای بهبود محلول در طول محلی سازی کرنش استفاده کنید.
5 | برای گسترش بخش Nonlocal Plasticity Model کلیک کنید . از لیست، گرادیان ضمنی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن l int ، 0.1 را تایپ کنید . |
مواد الاستیک خطی 1
در پنجره Model Builder ، روی Linear Elastic Material 1 کلیک کنید .
استرس و کرنش اولیه 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Initial Stress and Strain را انتخاب کنید . |
تنش های محاسبه شده در مرحله مطالعه دوم را به عنوان تنش های اولیه اضافه کنید. با استفاده از عملگر withsol به صورت زیر می توانید به این تنش ها دسترسی پیدا کنید :
2 | در پنجره تنظیمات برای استرس و فشار اولیه ، بخش استرس و فشار اولیه را پیدا کنید . |
3 | در جدول S 0 تنظیمات زیر را وارد کنید: |
withsol(‘sol2’,solid.sx) | withsol(‘sol2’,solid.sxy) | withsol(‘sol2’,solid.sxz) |
withsol(‘sol2’,solid.sxy) | withsol(‘sol2’,solid.sy) | withsol(‘sol2’,solid.syz) |
withsol(‘sol2’,solid.sxz) | withsol(‘sol2’,solid.syz) | withsol(‘sol2’,solid.sz) |
تعاریف جهانی
خاک (mat1)
خواص مواد را به مدل Mohr-Coulomb اضافه کنید . اینها توابع عامل ایمنی از لیست پارامترها هستند.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions>Materials روی خاک (mat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
انسجام | انسجام | comp1.C | پا | موهر کولن |
زاویه اصطکاک داخلی | داخلی | comp1.PHI | راد | موهر کولن |
گره های Plasticity خاک و Initial Stress and Strain را از مرحله دوم مطالعه غیرفعال کنید . مطالعه سومی را برای آنالیز الاستوپلاستیک اضافه کنید.
مطالعه 2 – مکانیک جامدات (آغاز استرس درجا)
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 2 – Solid Mechanics (In Situ Stress Initialization) مرحله 1: Stationary را کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Darcy’s Law (dl) را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable در Solvers کلیک کنید . |
6 | در درخت، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics (solid)> Linear Elastic Material 1> Soil Plasticity 1 و Component 1 (comp1 ) >Solid Mechanics (solid)>Linear Elastic Material 1>Initial Elastic Material 1 را انتخاب کنید . |
7 |  روی Disable کلیک کنید . |
8 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
9 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
10 | از لیست مطالعه ، Study 1-Darcy’s Law, Stationary را انتخاب کنید . |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 3 – مکانیک جامدات (عامل ایمنی)
نمودارهای پیش فرض را برای این مطالعه غیرفعال کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 3 – Solid Mechanics (Factor of Safety) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 1: ثابت
در این مطالعه فیزیک قانون دارسی را غیرفعال کنید .
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 3 – Solid Mechanics (Factor of Safety) روی مرحله 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در جدول، کادر حل برای قانون دارسی (dl) را پاک کنید . |
متغیر فشار منفذی در این مرحله مطالعه حل نشده است. در عوض، مقدار آن از راه حل اول گرفته شده است. یک جارو کمکی روی پارامتر FOS ایجاد کنید .
4 | قسمت Values of Dependent Variables را پیدا کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
5 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
6 | از لیست مطالعه ، Study 1-Darcy’s Law, Stationary را انتخاب کنید . |
7 | برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
8 |  روی افزودن کلیک کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
FOS (عامل ایمنی) | محدوده (1,0.01,1.92) |
10 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
سطح لغزنده
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، Slip Surface را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ها ، مطالعه 3 – مکانیک جامدات (عامل ایمنی )/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
برای نشان دادن سطح لغزش، تنظیمات طرح Contour را سفارشی کنید.
کانتور 1
1 | روی Slip Surface کلیک راست کرده و Contour را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Contour ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Displacement>solid.disp – Displacement magnitude – m را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Levels را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، سطوح را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Levels ، 0 0.1 Inf را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست نوع Contour ، پر شده را انتخاب کنید . |
6 |  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
7 | در کادر محاوره ای Color Table ، Linear>GrayPrint را در درخت انتخاب کنید. |
8 | روی OK کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای Contour ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
10 | از لیست تبدیل جدول رنگ ، Reverse را انتخاب کنید . |
11 | تیک Color legend را پاک کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Slip Surface کلیک راست کرده و Arrow Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Displacement>u,v – قسمت Displacement را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار Slip Surface ، روی  Plot کلیک کنید . |
کرنش پلاستیکی معادل
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، Equivalent Plastic Strain را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ها ، مطالعه 3 – مکانیک جامدات (عامل ایمنی )/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Equivalent Plastic Strain کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Srain ( نقاط Gauss)>solid.epeGp را انتخاب کنید – کرنش پلاستیک معادل ، ارزیابی نقطه گاوس . |
3 | در نوار ابزار Equivalent Plastic Strain ، روی  Plot کلیک کنید . |
یک نمودار 1 بعدی را به منظور تجسم حداکثر جابجایی در دامنه تنظیم کنید.
عامل ایمنی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Factor of Safety را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ها ، مطالعه 3 – مکانیک جامدات (عامل ایمنی )/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی Factor of Safety کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
maxop1(solid.disp) | میلی متر | حداکثر جابجایی |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش x-Axis Data کلیک کنید . از منو، تعاریف جهانی > پارامترها> FOS – Factor of Safety را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، دایره را انتخاب کنید . |
عامل ایمنی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Factor of Safety کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قسمت Legend را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Factor of Safety ، روی  Plot کلیک کنید . |
یک مجموعه داده Extrusion ایجاد کنید تا از آن برای تجسم فیلد جابجایی به صورت سه بعدی استفاده کنید.
اکستروژن 2 بعدی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Extrusion 2D را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Extrusion 2D ، قسمت Data را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ها ، مطالعه 3 – مکانیک جامدات (عامل ایمنی )/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Extrusion را پیدا کنید . در قسمت حداکثر متن z ، L1+L2+L3 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن متغیر z ، Z را تایپ کنید . |
6 | زیربخش Embedding را پیدا کنید . از صفحه نقشه به لیست، xz-plane را انتخاب کنید . |
جابه جایی
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  3D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Displacement را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی Displacement کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Displacement>solid.disp – Displacement magnitude – m را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، mm را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Displacement ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
