Một phương pháp SPH cải tiến cho đất bão hòa và ứng dụng của nó để điều tra cơ chế thất bại của đê: Trường hợp áp suất nước lỗ chân lông tĩnh

International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics - Tập 37 Số 1 - Trang 31-50 - 2013
Ha H. Bui1, Ryoichi Fukagawa1
1Department of Civil Engineering, Ritsumeikan University, Japan

Tóm tắt

TÓM TẮTPhương pháp động lực học hạt mịn (SPH) gần đây đã được áp dụng trong cơ học đất tính toán và đã được chứng minh là một sự thay thế mạnh mẽ cho phương pháp số tiêu chuẩn, đó là phương pháp phần tử hữu hạn, khi xử lý biến dạng lớn và tình trạng sau thất bại của các vật liệu địa chất. Tuy nhiên, rất ít nghiên cứu áp dụng phương pháp SPH để mô hình hóa vấn đề đất bão hòa hoặc đất ngập nước. Các nghiên cứu gần đây của chúng tôi về vấn đề này cho thấy có thể xảy ra sai sót đáng kể nếu gradient của áp suất nước lỗ chân lông được xử lý bằng cách sử dụng công thức SPH tiêu chuẩn. Để khắc phục vấn đề này và nâng cao ứng dụng của SPH trong cơ học đất tính toán, bài viết này đề xuất một công thức SPH tổng quát, có thể áp dụng một cách đơn giản cho đất khô và đất bão hòa. Để đơn giản, công việc hiện tại giả định áp suất nước lỗ chân lông tĩnh. Đã chỉ ra rằng công thức đề xuất có thể loại bỏ sai số số học đã đề cập ở trên. Hơn nữa, công thức này tự động thỏa mãn các điều kiện biên động học tại bề mặt đất ngập nước, từ đó giảm chi phí tính toán. Những thảo luận về các ứng dụng của công thức SPH tiêu chuẩn và mới cũng được cung cấp thông qua một số thử nghiệm số. Thêm vào đó, các kỹ thuật để đạt được giải pháp SPH chính xác cũng được đề xuất và thảo luận xuyên suốt. Như một ứng dụng của phương pháp được đề xuất, ảnh hưởng của góc giãn nở lên cơ chế thất bại của một con đê hai bên chịu tác động của mực nước ngầm cao được trình bày và so sánh với các giải pháp khác. Cuối cùng, công thức được đề xuất có thể được coi là một công thức cơ bản cho các phát triển tiếp theo của SPH cho đất bão hòa. Bản quyền © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1680/geot.1979.29.1.47

ShiGH.Discontinuous deformation analysis: a new numerical model for the static and dynamics of block systems. Ph.D. Thesis University of California Berkeley1988.

10.1086/112164

10.1093/mnras/181.3.375

McDougall S, 2004, A model for the analysis of rapid landslide motion across three‐dimensional terrain, Canadian Geotechnical Journal, 41, 1084, 10.1139/t04-052

Bui HH, 2005, Sixth European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering, 257

BuiHH.Lagrangian mesh‐free particle method (SPH) for large deformation and post‐failure of geomaterials using elasto‐plastic soil constitutive models. Ph.D. Thesis Department of Civil Engineering Ritsumeikan University Japan 2007.

10.1016/j.jterra.2007.10.003

10.1002/nag.688

Bui HH, 2009, Slope stability analysis and slope failure simulation by SPH, The 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ICSMGE), 2, 1578

10.1002/nag.705

Monaghan JJ, 1985, A refined particle method for astrophysical problems, Astronomic and Astrophysics, 149, 135

10.1146/annurev.aa.30.090192.002551

Liu GR, 2004, Liu MB

10.1016/S0045-7825(01)00254-7

ColagrossiA.A meshless Lagrangian method for free‐surface and interface flows with fragmentation Ph.D. Thesis University of Rome Italia 2005.

10.1006/jcph.1993.1199

10.1006/jcph.1994.1034

Takeda H, 1994, Numerical Simulation of Viscous Flow by Smoothed Particle Hydrodynamics, Progress of Theoretical Physics, 92, 939, 10.1143/ptp/92.5.939

10.1006/jcph.1997.5776

10.1680/geot.1970.20.2.129

Thông tin
Thông tin xuất bản

International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics

Tập 37 Số 1

31-50

Thông tin tác giả