Abstract
Unsaturated soil behaviour, such as volume change, shear strength and yield stress, is usually interpreted and modelled in terms of stress and suction. This approach is consistent with laboratory tests where suction is a controllable variable. However, it also suffers some limitations. This paper (Parts I and II) presents an alternative approach for interpreting unsaturated soil behaviour, which is built in the space of stress versus degree of saturation. In Part I, a new volume change equation is proposed in terms of stress and degree of saturation, to give a better explanation to the non-linear change of soil compressibility under constant suctions. The soil compression index is assumed to be a function of the effective degree of saturation and is interpolated from the known compressibility at the fully saturated state and that at a dry state. An alternative approach to simulate hydraulic hysteresis and hydro-mechanical interaction is then introduced, which enables the calculation of the effective degree of saturation under complex stress and suction paths. The proposed volume change equation and the approach to describe saturation variation, which are two fundamental aspects to establish constitutive laws for unsaturated soils, are validated against a variety of experimental data in literature
چکیده
رفتار خاک غیراشباع نظیر تغییر حجم، مقاومت برشی و تنش تسلیم معمولا در قالب تنش و مکش تفسیر و مدلسازی شده است. این رویکرد مطابق است با تست های آزمایشگاهی تنش که در آن مکش، متغیری قابل کنترل می باشد. با این حال، برخی محدودیت ها وجود دارد. این مقاله (بخش ۱ و ۲) رویکرد دیگری برای تفسیر رفتار خاک غیراشباع ارائه می دهد که در فضای تنش برحسب درجه اشباع ایجاد شده است، تا تعریف بهتری برای تغییر غیرخطی تراکم پذیری خاک را تحت مکش های ثابت ارائه دهد. شاخص تراکم خاک فرض شده که تابعی از درجه موثر اشباع است و از تراکم پذیری معلوم در وضعیت کاملا اشباع و در حالت خشک درونیابی می شود. سپس رویکرد دیگر برای شبیه سازی اندکنش هیدرو مکانیکی و پسماند هیدرولیکی معرفی می شود که محاسبات درجه موثر اشباع تحت مسیرهای مکش و تنش پیچیده را ممکن می سازد. معادله تغییر حجم ارائه شده و رویکرد تعریف تغییرات اشباع که دو جنبه بنیادین برای ایجاد قوانین اسای خاک های غیر اشباع می باشند، در برابر انواع داده های آزمایشگاهی در مقالات اعتبار سنجی می شوند.
1-مقدمه
مدلسازی اساسی خاک های غیراشباع به طور کلی شامل توسعه مدل های اساسی برای حالت های اشباع به حالت های غیراشباع است. چنین توسعه ای معمولا توسط رفتار مکش به عنوان متغیر اضافی در فضای تنشی ایجاد می شود. بدین منظور، مکش به عنوان متغیر بنیادی در تعیین مشخصه رفتار هیدرولیکی و مکانیکی خاک های غیراشباع به کار می رود. اکثر مدل ها در مقالات از مکش به عنوان متغیر (خارجی) تنش یا به عنوان متغیر (داخلی) سختی استفاده می کنند. برخی از این مدل ها در فضای مکش و تنش خالص ایجاد شده اند (به عنوان مثال[1,6,5,43,32])، درحالیکه سایر مدل ها در فضای مکش (به عنوان مثال [,3,22,35,36,49,8,50,34,40,25] ) و تنش موثر [2] می باشند. بدون در نظر گرفتن متغیرهای به کار رفته، برخی ویژگی های مشترک این مدل ها وجود دارد:..