زمین شناسی مهندسی ایران

زمین شناسی مهندسی ایران

تحلیل سه‌بعدی رفتار خاک‌های لایه‌ای ریزدانه‌ی غیراشباع تحت بارگذاری ریلی با استفاده از نرم‌افزار آباکوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران
2 گروه مهندسی عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایرانِ
3 گروه مهندسی عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی،مشهد،ایران
10.22034/jiraeg.2026.590862.1368
چکیده
خاک‌های ریزدانه‌ی غیراشباع تحت بارگذاری متناوب ریلی، رفتار غیرخطی شامل نشست‌های ماندگار، کاهش مدول برشی (سختی‌زدایی) و افزایش کرنش‌های برشی نشان می‌دهند. در این پژوهش، مدل‌سازی عددی سه‌بعدی با آباکوس انجام شد و راستی‌آزمایی با داده‌های لدزگارد و مدل هال در اعماق ۲٫۵ و ۷٫۷ متری، تطابق قابل قبولی را با محاسبه‌ی شاخص آماری نشان داد. نوآوری‌ها عبارت‌اند از: کالیبراسیون لایه‌به‌لایه‌ی مدول الاستیسیته بر اساس کرنش‌های برشی هر لایه برای شبیه‌سازی توزیع غیریکنواخت سختی‌زدایی در عمق؛ رویکردی عملی و ساده‌شده برای شبیه‌سازی رفتار پلاستیک با کاهش مستقیم مدول الاستیسیته که هزینه‌ی محاسباتی را به‌طور چشمگیری می‌کاهد؛ تطبیق‌پذیری با خاک‌های شمال ایران (مقایسه با پژوهش حسامی)؛ و امکان تعریف سناریوهای بارگذاری برای پروژه‌های ریلی ایران (سریع‌السیر و باری سنگین). نتایج نشان می‌دهد که مدل توسعه یافته، زمان تحلیل را از بیش از ۱۰۰ روز به حدود ۳ ساعت کاهش داده و ابزاری کارآمد و قابل‌اعتماد برای طراحان خطوط ریلی و زمین‌شناسان مهندسی فراهم می‌آورد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Three-Dimensional Analysis of Unsaturated Layered Fine-Grained Soil Response to Railway Loading Using Abaqus

نویسندگان English

Alireza Aghaeifar 1
Reza Zia Tohidi 2
Hamid kazemi 3
1 Department of Civil Engineering, Ma.C., Islamic Azad University, Mashhad, Iran
2 Department of Civil Engineering,, Ma C, Islamic Azad University, Mashhad, Iran
3 Department of Civil Engineering, Ma.C., Islamic Azad University, Mashhad, Iran
چکیده English

Unsaturated fine-grained soils subjected to cyclic railway loading exhibit pronounced nonlinear behavior, characterized by permanent settlements, shear modulus degradation (stiffness softening), and progressive accumulation of shear strains. In this study, a three-dimensional numerical modeling framework was developed using the Abaqus finite-element platform. The numerical outcomes were validated against the benchmark Ledsgaard and Hall dataset at depths of 2.5 and 7.7 m, demonstrating a satisfactory correlation based on calculated statistical indices. The principal innovations of this work are fourfold: (i) layer-by-layer calibration of the elastic modulus according to the shear strain computed for each individual stratum to accurately capture the non-uniform stiffness degradation across depth; (ii) a practical and streamlined approach to simulate plastic soil response via the direct reduction of the elastic modulus, which dramatically decreases computational expense; (iii) proven adaptability to the fine-grained soils of northern Iran, as corroborated through comparison with Hesami's earlier findings; and (iv) the flexible definition of distinct loading scenarios pertinent to Iranian railway infrastructure, encompassing both high-speed passenger and heavy-freight operations. The results indicate that the proposed model curtails the total analysis time from over 100 days to roughly 3 hours. Consequently, this framework furnishes an efficient and robust analytical tool for railway track designers and engineering geologists engaged in foundation assessment and ground improvement.

کلیدواژه‌ها English

Shear modulus
Abaqus software
Three-dimensional numerical modeling

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 03 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 20 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 27 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 03 شهریور 1405