view in publisher's site

Discrete element simulation of cavity expansion in lightly cemented sands considering cementation degradation

This study aims to investigate the influence of cementation on the stress-strain and strength characteristics of soil during cavity expansion in lightly cemented sand deposit using three-dimensional discrete element simulations. Contact models, simulating the cementation effects of bonded clumps and capturing the interlocking effects between discrete sand particles, are incorporated to mimic the cemented sands with various cement contents. The microscopic parameters are calibrated and validated against existing experimental results. Real scale cylindrical cavity expansion models starting from zero initial cavity radius with different levels of cementation are developed, and each proposed model consists of 150,000 particles with boundary conditions carefully selected to reproduce the realistic scenario. The embedded scripting is utilised to precisely measure both the local and global stress–strain variations, and record and analyse the cementation bond breakage during the cavity expansion process.The results confirm that the cementation enhances the material strength through the increase in cohesion and tensile strength at the contacting interfaces, whereas the friction angle is not altered notably. Hence, the failure envelope of the cemented sand gradually merges with the critical state line due to the cementation degradation, particularly at a high confining pressure. It was found that the failure mode of the lightly cemented sand adopted in this study, was mainly controlled by the shear rather than tensile strength at the contacting interfaces. Referring to the numerical predictions it is evident that the zone with significant cementation degradation due to the cavity expansion extends as far as 4af for all cemented specimens (af being the final cavity radius). In addition, specimens with higher cement content experience a more pronounced dilation at the internal cavity wall, while an inverse trend is captured at a greater radial distance. Furthermore, the radial displacement induced by the cavity expansion reveals a larger influence zone in specimens with higher cement content. Therefore, the effects of excessive lateral displacement transferred to neighbouring structures during installation of the displacement-based inclusions in lightly cemented sand should be carefully assessed by practicing engineers.

شبیه‌سازی آلمان گسسته از گسترش حفره در ماسه‌های نرم با در نظر گرفتن تخریب cementation

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر cementation بر خصوصیات فشاری و مقاومت خاک در طول توسعه حفره با استفاده از شبیه‌سازی‌های آلمان سه‌بعدی گسسته می‌باشد. مدل‌های ارتباطی، شبیه‌سازی اثرات cementation قطعه پیوند یافته و ثبت اثرات به‌هم‌پیوسته بین ذرات شن گسسته، با تقلید از ماسه‌های cemented با محتوای سیمان مختلف ترکیب می‌شوند. پارامترهای میکروسکوپی روی نتایج تجربی موجود تنظیم و تایید شدند. دو مدل پیشنهادی متشکل از ۱۵۰۰۰۰ ذره با شرایط مرزی است که به دقت انتخاب شده‌اند تا سناریوی واقعی ایجاد شود. اسکریپت نویسی جاسازی‌شده برای اندازه‌گیری دقیق هر دو تغییر فشار - فشار محلی و هم ثبت و تجزیه و تحلیل شکستگی پیوند cementation در طول رشد حفره نتایج تایید می‌کند که cementation استحکام مواد را از طریق افزایش چسبندگی و استحکام کششی در واسط‌های تماس بهبود می‌بخشد در حالی که زاویه اصطکاک به طور قابل‌توجهی تغییر نکرده است. از این رو، پوشش شکست ماسه استحکام یافته به تدریج با خط حالت بحرانی به خاطر تخریب cementation به خصوص با فشار محدود فشاری ترکیب می‌شود. مشخص شد که حالت شکست ماسه استحکام یافته در این مطالعه عمدتا توسط برش به جای مقاومت کششی در رابط تماس کنترل می‌شود. با توجه به پیش‌بینی‌های عددی، مشخص است که منطقه با افت فشار قابل‌توجهی ناشی از انبساط محفظه تا ۴ امین سال برای تمام نمونه‌ها (۳۰ که شعاع حفره نهایی نامیده می‌شود)گسترش می‌یابد. علاوه بر این، نمونه‌ها با محتوای سیمان بالا انبساط خاطر بیشتری را در دیواره حفره داخلی تجربه می‌کنند در حالی که روند معکوس در فاصله شعاعی بیشتر جذب می‌شود. علاوه بر این، جابجایی شعاعی ناشی از گسترش حفره، ناحیه نفوذ بزرگتری را در نمونه‌های با محتوای سیمان بالاتر نشان می‌دهد. بنابراین، اثرات جابجایی جانبی بیش از حد به ساختارهای مجاور در طول نصب عناصر جابجایی بر پایه جابجایی، باید با دقت توسط مهندسان مورد ارزیابی قرار گیرد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Geotechnical Engineering and Engineering Geology
  • ترجمه مقاله Geotechnical Engineering and Engineering Geology
  • مقاله مهندسی ژئوتکنیکی و مهندسی زمین‌شناسی
  • ترجمه مقاله مهندسی ژئوتکنیکی و مهندسی زمین‌شناسی
  • مقاله Computer Science Applications
  • ترجمه مقاله Computer Science Applications
  • مقاله کاربردهای علوم کامپیوتر
  • ترجمه مقاله کاربردهای علوم کامپیوتر
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.