شبیه‌سازی عددی روانگرایی خاک ماسه‌ای تحت اثر بارگذاری انفجاری

خداپرست, مهدی; مقبلی, مهرداد

شبیه‌سازی عددی روانگرایی خاک ماسه‌ای تحت اثر بارگذاری انفجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشگاه قم

² گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، ایران

چکیده

وقوع انفجار در خاک‌های ماسه‌ای اشباع می‌تواند باعث شود تا مقاومت برشی خاک به صفر میل کرده و خاک، رفتاری سیال گونه از خود نشان دهد. در این حالت درواقع فشار آب منفذی آن‌قدر بالا می‌رود که تماس بین دانه‌های خاک از بین رفته و تنش مؤثر بین دانه‌های خاک برابر صفر می‌گردد. امروزه با توجه به قرارگیری برخی سازه‌ها بر روی خاک‌های روانگرا شناخت رفتار این خاک‌ها اهمیت بسزایی دارد. در این تحقیق به بررسی روانگرایی خاک ماسه‌ای ناشی از انفجار پرداخته شده است. برای این منظور از یک مدل المان محدود سه‌بعدی در نرم‌افزار LS-dyna استفاده‌شده که در آن ماده منفجره در عمق 5 متری از خاک ماسه‌ای قرار دارد. در این خصوص تنش‌های ناشی از انفجار در خاک و محدوده روانگرایی خاک، بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش وزن ماده منفجره H6 از 5/7 کیلوگرم به 75 کیلوگرم محدوده روانگرایی خاک یانگ لی از 5/4 متر به 16 متر افزایش‌یافته و همچنین با تغییر ماده منفجره از H6 به TNT محدوده روانگرایی ماسه کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26762935.1399.11.2.9.0

عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Blast Induced Soil Liquefaction

نویسندگان [English]

mahdi Khodaparast ¹
Mehrdad Moghbeli ²

¹ University of Qom

² Civil Engineering Department, Engineering Faculty, University of Qom, Iran

چکیده [English]

The occurrence of the explosion in the saturated sandy soils can cause the shear resistance of the soil to tend to zero and show the fluidal behavior.In this case, in fact, stress is removed from solid soil particles and exerted on the pore water pressure.Nowadays, considering the multiplicity of construction on the soils prone to the liquefaction and the terrorist and military attacks, the recognition of the behavior of these soils is important.In this research, the liquefaction of sandy soils under the explosion loading has been investigated.For this purpose, a 3D finite element model was employed in the LS-Dyna software, in which the explosive is located at the depth of 5 meters in the sandy soil. In this regard, the stresses induced by the explosion in the soil and the soil liquefaction range were investigated. The results show that by increasing the weight of the H6 explosive from 7.5kg to 75kg, the Yang Li soil liquefaction range, increased from 4.5m to 16m, also by modifying the explosive from H6 to TNT the soil liquefaction range was reduced.

کلیدواژه‌ها [English]

liquefaction
Blast
Numerical simulation
LS-DYNA

مراجع

[1] Yasuda, S.; Hashimoto, T. “New Project to Prevent Liquefaction-Induced Damage in a Wide Existing Residential Area by Lowering the Ground Water Table”; Soil. Dyn. Earthq. Eng. 2016, 91, 246-259.##

[2] Huang, Y.; Wen, Z. “Recent Developments of Soil Improvement Methods for Seismic Liquefaction Mitigation”; Nat. Hazards 2014, 76, 1927-1938.##

[3] Shim, H. S. “Response of Piles in Saturated Soil under Blast Loading”; Ph.D. Thesis, University of Colorado, Boulder, US, 1996.##

[4] Byrne, P. M.; Park, S.; Beaty, M.; Sharp, M.; Gonzalez, L.; Abdoun, T. “Numerical Modeling of Liquefaction and Comparison with Centrifuge Tests”; Can. Geotech. J. 2004, 41, 193-211.##

[5] Khodaparast, M.; Hosseini, S. H. “Effect of Pile Space in Pile Group under Explosive Loading”; Adv. Defence Sci. Technol. 2019, 01, 393-404.##

[6] Asaadi, A.; Sharifipour, M. “Numerical Simulation of Liquefaction Susceptibility of Soil Interacting by Single Pile”; Int. J. Min. Geo-Eng. 2015, 49, 47-56.##

[7] Lanmin, W.; Kaiming, H.; Yucheng, S.; Jun, W. “Study on Liquefaction of Saturated Loess by In-Situ Explosion Test”; Earthq. Eng. Vib. 2002, 1, 50-56.##

[8] Ye, F.; Yeo, C. H.; Goh, S. H.; Anand, S.; Soh, T. B. “3D Numerical Modeling of Underground Explosion in Saturated Sand”; Numer. Meth. Geotech. Eng. 2014, 1205-1210.##

[9] Lee, W. Y. “Numerical Modeling of Blast Induced Liquefaction”; Ph.D. Thesis, Brigham Young University. 2006.##

[10] Wang, Z.; Lu, Y. “Numerical Analysison Dynamic Deformation Mechanism of Soil under Blast Loading”; Soil. Dyn. Earthq. Eng. 2003, 23, 705-714.##

[11] Wang, Z.; Hao, H.; Lu, Y. “A Three-Phase Soil Model for Simulating Stress Wave Propagation due to Blast Loading”; Int. J. Numer. Anal. Met. 2004, 28, 33-56.##

[12] Wang, Z.; Lu, Y.; Bai, C. “Numerical Analysis of Blast-Induced Liquefaction of Soil”; Computer Geotechnics 2008, 35, 196-209.##

[13] Wang, Z.; Lu, Y.; Bai, C. “Numerical Simulation of Explosion-Induced Soil Liquefaction and Its Effect on Ssurface Structures”; Finite Elem. Anal. Des. 2011, 47, 1079-1090.##

[14] LS-DYNA “Keyword User’s Manual”; Volume 1, Livermore Software Technology Corporation.2012.##

[15] Jayasinghe, L. B.; Thambiratnam, D. P.; Perera N.; Jayasooriya, J. H. A. R. “Computer Simulation of Underground Blast Response of Pile in Saturated Soil”; Comput. Struct. 2013, 120, 86-95.##

[16] Reid, J. D.; Coon, B. A.; Lewis, B. A.; Sutherland, S. H.; Murray, Y. D. “Evaluation of LS-DYNA Soil Material Model 147”; Federal Highway Administration. 2004.##