شبيه سازي رفتار مكانيكي يك محيط دانه اي اشباع با استفاده از روش اجزاي منفصل (DEM)

روش اجزاي منفصلDiscrete Element Method; DEMنخستين بار توسطCundallمعرفيگرديد. در اين روش محيط دانهاي بصورت مجموعهاي از ذرات جدا از هم و نه به شكل يك محيط پيوسته، درنظرگرفته شده و تحليل ميشود. خاك هاي دانهاي اشباع يك محيط دوفازي را تشكيل ميدهند؛ فاز جامد (فاز گسسته) كه يك شبكه متخلخل با شكل تصادفي را تشكيل مي دهد و فاز مايع (فاز پيوسته) كه منافذ بين ذرات جامد را پر ميكند. چنين خاكهايي رفتار غيرخطي بسيار پيچيدهاي را از خود نشان ميدهند. اين رفتار ناشي از برهمكنشهاي پيچيده ذره بر ذره و سيال بر ذره است. در اين مقاله سعي بر آن است تا چنين محيطي بر پايه روش اجزاي منفصل و با اعمال تغييراتي در آن براي در نظر گرفته- شدن محيط پيوسته سيال و اثرات ناشي از آن، مدلسازي گردد. جهت بررسي رفتار محيط دانهاي اشباع از يك مدل دو بعدي استفاده شده است مدل دوبعدي مورد استفاده با استفاده از نرمافزارPFC2Dو زبان برنامه نويسي داخلي آنFISH)پياده سازي شده است. اين نرم افزار در حالت عادي تنها قادر به مدلسازي ذرات خشك (بدون درنظرگرفتن فشار حفرهاي) است و بنابراين قادر به مدلسازي سيال حفرهاي و تاثيرات آن بر رفتارمحيط دانهاي اشباع نيست. در اين تحيق اعمال اثرات سيال حفرهاي در فضاي بين ذرات با استفاده از برنامهنويسي به زبانFISHو ايجاد تغييراتي در برنامه پايه صورتگرفتهاست. محيط دانهاي اشباع بصورت مجموعهاي از ذرات دايرهاي شكل و سيال بين ذرات، در نظرگرفته شده است. نيروهاي ناشي از برهمكنش سيال- ذره بوسيله روابط معتبر نيمه تجربي محاسبهگرديدهاست. در پايان يك آزمايش برش دومحوري شبيهسازي شدهاست. نتايج بدست آمده نشاندهنده آن است كه مدل پيشنهادي قادر به پيشبيني پاسخ محيط دانهاي اشباع تحت بارگذاري دومحوري است.همچنين شكل كلي پاسخ بدست آمده با استفاده از مدل دوبعدي محيط دانهاي اشباع، بهنحو رضايتبخشي با نتايج آزمايشات خاك كلاسيك همخواني و تطابق دارد