Mô phỏng 3D thí nghiệm nén ba trục đối với hỗn hợp cát trộn sợi địa kỹ thuật bằng phương pháp phần tử rời rạc

Gia cố đất bằng việc trộn sợi địa kỹ thuật (tự nhiên hoặc nhân tạo) là một phương pháp đã được áp dụng trong xây dựng. Đất và sợi địa kỹ thuật được trộn đều để tạo ra hỗn hợp đất-sợi sắp xếp không định hướng. Mục đích của việc gia cố theo cách này là tăng sức chống cắt mà không làm mất khả năng thoát nước của đất được gia cố. Việc nghiên cứu tác dụng của sợi địa kỹ thuật đối với đất rời đã được nhiều nhà khoa học thực hiện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng 3D thí nghiệm nén ba trục đối với hỗn hợp cát trộn sợi địa kỹ thuật bằng phương pháp phần tử rời rạcMÔ PHỎNG 3D THÍ NGHIỆM NÉN BA TRỤC ĐỐI VỚI HỖN HỢP CÁT TRỘN SỢI ĐỊA KỸ THUẬT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ RỜI RẠC *,** NGUYỄN QUANG TUẤN Three-dimension simulations of triaxial test on fibred-sand mixture using dem Abstract: Soil reinforcement with fibres is one of the effective techniques in geotechnical engineering. This paper reports the initial results of study on the shear behaviour of sand reinforced with randomly distributed fibres by the use of numerical discrete element method (DEM). A three dimensional DEM model of trial compression test was developed to analyse the influence of random distributed fibres and identify the mechanism by which the fibres influence the mixed sand at micro scale. Sand particles are modelled by simple particles and fibres are modelled by clusters of bonded particles. Interactions at contacts between particles are described by simple contact model and bonds in fibre clusters are characterized by shear and tensile strengths. Comparing with laboratory tests, the simulation results show that the DEM model can be a promising approach to investigate the behaviour of fibre-reinforced soils. The insight of interaction mechanism between fibers and sand matrix can be illustrated. Some advantages and limitations of the numerical model in three dimensions model are also discussed. Keywords: fibre, sand, DEM, triaxial test, modelling 1. GIỚI THIỆU * tính chất của cả đất và sợi địa kỹ thuật: các Gia cố đất bằng việc trộn sợi địa kỹ thuật tính chất của vật liệu sợi, loại sợi được sử(tự nhiên hoặc nhân tạo) là một phương pháp dụng, kích thước và hàm lượng trộn. Để ápđã được áp dụng trong xây dựng. Đất và sợi dụng phương pháp một cách hiệu quả, đòi hỏiđịa kỹ thuật được trộn đều để tạo ra hỗn hợp phải có nghiên cứu tác dụng của sợi tới khốiđất-sợi sắp xếp không định hướng. Mục đích đất được trộn. Một số phương pháp giải tíchcủa việc gia cố theo cách này là tăng sức đã được đưa ra để đánh giá mức độ ảnh hưởngchống cắt mà không làm mất khả năng thoát này. Ví dụ, Michalowski and Zhao [1] giớinước của đất được gia cố. Việc nghiên cứu tác thiệu tiêu chuẩn phá hoại dựa trên việc coi đấtdụng của sợi địa kỹ thuật đối với đất rời đã trộn sợi là một loại đất mới đồng nhất để đánhđược nhiều nhà khoa học thực hiện. Tính chất giá định tính tác dụng của việc trộn sợi địa kỹcủa hỗn hợp đất trộn sợi phụ thuộc vào các thuật tới sức kháng cắt của cát. Nghiên cứu bằng phương pháp số cũng đã được thực hiện* Trường Đại học Thủy lợi bởi một số tác giả. Sivakumar sử dụng phương E-mail: nqtuan@tlu.edu.vn pháp số liên tục, trong đó dùng phần tử cáp** Viện Địa kỹ thuật, Đại học kỹ thuật Freiberg (cable element) để mô phỏng sợi địa kỹ thuật (TUBAF), CHLB Đức58 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016và phần tử tiếp xúc (interface) để mô phỏng Bảng 1. Một số chỉ tiêu cơ lý củatương tác giữa sợi địa kỹ thuật và cát [2]. vật liệu cát nghiên cứuYamaguchi, Ibraim cùng đồng sự đã sử dụngphương pháp phần tử rời rạc cho mô hình hai Chỉ tiêu Giá trịchiều (2D) của đất trộn sợi [3, 4]. Trong mô Hệ số đồng nhất Cu 2,81hình phần tử rời rạc 2D, cát được mô phỏng Hệ số cấp phối hạt Cc 1,09bằng các hạt tròn và sợi địa kỹ thuật được mô Khối lượng riêng hạt s (g/cm3) 2,65phỏng bằng chuỗi các hạt tròn gắn kết với Độ lỗ rỗng nhỏ nhất nmin 0,28nhau. Các mô hình này đã mô tả được sự gia Độ lỗ rỗng lớn nhất nmax 0,41tăng cường độ kháng cắt do sự có mặt của sợiđịa kỹ thuật. Tuy nhiên, mô hình 2D có hạn 2.2. Vật liệu sợi địa kỹ thuậtchế khi mô phỏng sự tiếp xúc và truyền ứng Vật liệu sợi sử dụng địa kỹ thuật được làm từsuất giữa các hạt cát do sợi địa kỹ thuật ...