برآورد تخلخل خاک اشباع نشده با استفاده از معادله Brutsaert
چکیده
هرچند تخلخل، به عنوان پارامتری مهم برای درک رفتار خاک تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی (ایستا و پویا) شناخته شده است، اما تخمین و برآورد تخلخل خاک اشباع نشده به خاطر پارامترهای ورودی مورد نیاز، سخت و دشوار است. هدف این مطالعه، ارائه یک روش تکنیکی برای دستیابی به سطح تخلخل براساس سرعت موج الاستیک در خاک اشباع نشده است. از مدل Brutsaert که از نظریه انتشار موج استفاده می کند، برای تغییر و اصلاح روش پیشنهادی برحسب تخلخل خاک اشباع نشده استفاده شده است. سرعت موج تراکمی خاک از طریق بررسی پراش لرزه ای جمع آوری، و توزیع تخلخل اعمال مختلف برآورد شده است. از آزمایش نفوذ مخروط دینامیکی برای تصدیق تخلخل تبدیل شده براساس موج تراکمی استفاده شده است. دو تخلخل برآورد شده از طریق انتشار و نفوذ موج، روندهای مشابهی نشان می دهند. به علاوه، برای تعیین امکان نادیده گرفتن اتلاف انرژی در انتشار موج تراکمی تحت این شرایط آزمایشی، ارزیابی خاصی انجام شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که تکنیک پیشنهادی برای دستیابی به تخلخل در خاک اشباع نشده، مفید است.
1. مقدمه
از سرعت موج الاستیک برای بررسی سازه های زیرسطحی و دستیابی به پارامترهای طراحی هنگام استفاده از تئوری انتشار موج در محیط استفاده شده است. در میان پارامترهای مختلف طراحی، یکی از عوامل ضروری برای ارزیابی پایداری خاک تحت بارگذاریهای استاتیکی و دینامیکی، از جمله تراکم و فشرده سازی، تحکیم، زلزله و روان شدگی، تخلخل می باشد [9، 39]. تخلخل را می توان از طریق تست آزمایشگاهی یک نمونه استخراج شده بدست آورد. اما، بدست آوردن داده های تخلخل مطمئن سخت و دشوار است، زیرا روش استخراج به انواع خاصی از خاک محدود شده و استخراج و حرکت خاک موجب بروز اختلالاتی می شود که مانع دستیابی به قابلیت اطمینان و پایایی می شوند [38]. برای غلبه بر معایب فوق الذکر، از سرعت موج لرزه ای برای بدست آوردن تخلخل به عنوان یک روش درجا استفاده شده است. Wood [36] تخلخل را برحسب سرعت موج تراکمی با استفاده از تراکم پذیری، به عنوان عکس مدول الاستیک (کشسانی)، به عنوان یک واسطه بیان نمود. Gassmann، که کارش توسط Berryman [8] ترجمه گردید، رابطه ای بین تخلخل و سرعت موج الاستیک برای دامنه فرکانس پائین در یک محیط متخلخل همسانگرد، پیشنهاد نمود. Foti و همکاران [16] با استفاده از تئوری پوروالاستیسیته خطی، روشی برای برآورد تخلخل پیشنهاد کردند، طبق این فرض که آب منفذی، یک شرایط زهکشی نشده است و تعداد ذرات خاک نامحدود می باشد. Lee و Yoon [20] اخیراً تکنیک هایی برای ارزیابی تخلخل با استفاده از فرضیات گوناگون مطرح نموده و برای مقایسه وضوح این تکنیک ها، حساسیت هر پارامتر را ارزیابی نمودند.
Abstract
Although the porosity is a crucial parameter for understanding the soil behavior under static and dynamic loading, estimating the porosity of unsaturated soil is difficult owing to the various input parameters required. The objective of this study is to suggest a technical method to obtain the level of porosity based on the elastic wave velocity in unsaturated soil. The Brutsaert model, which utilizes the theory of wave propagation, is applied to modify the proposed method in terms of the porosity of unsaturated soil. The soil compressional wave velocity is gathered through a seismic refraction survey, and the porosity distribution at different depths is estimated. A dynamic cone penetration test is applied to verify the converted porosity based on the compressional wave. The two porosities estimated through the wave propagation and penetration show similar trends. Furthermore, a special validation is performed to determine whether the energy dissipation can be ignored in the compressional wave propagations under this experiment condition. The results of this study indicate that the suggested technique is useful for obtaining the porosity in unsaturated soil.
1. Introduction
The elastic wave velocity has been used to investigate subsurface structures and obtain the design parameters when applying the theory of wave propagation in a medium. Among the various design parameters, porosity is essential for assessing the stability of soil under static and dynamic loadings, including compression, consolidation, earthquakes and liquefaction [39,9]. Porosity can be obtained through a laboratory testing of an extracted sample. However, obtaining reliable porosity data is difficult because the extraction procedure is limited to special soil types, and extracting and moving the soil causes disturbances that hinder the reliability [38]. To overcome the above mentioned disadvantages, the seismic wave velocity has been used to obtain the porosity as an in-situ method. Wood [36] expressed porosity in terms of compressional wave velocity using compressibility, a reciprocal of the elastic modulus, as an intermediary. Gassmann, whose work was translated by Berryman [8], proposed a relationship between porosity and elastic wave velocity for a low frequency range in an isotropic porous medium. Applying [10] theory of linear poroelasticity, Foti et al. [16] suggested a method for estimating the porosity under the assumptions that pore water is an undrained condition and the number of soil particles is infinite. Lee and Yoon [20] recently summarized techniques for evaluating the porosity using a variety of assumptions, and assessed the sensitivities of every parameter to compare the resolutions of these techniques.
چکیده
1. مقدمه
2. تئوری پیشینه
1. 2 حساسیت هر پارامتر در مدل Brutsaert
3. تست میدانی
1. 3 توصیف محل
2. 3 بررسی موج الاستیک
3. 3 آزمایش نفوذ مخروط دینامیکی
4. نتایج
1. 4 سرعت موج الاستیک
2. 4 شاخص نفوذمخروط دینامیکی (DPI)
3. 4 تخلخل
5. بحث
1. 5 مدل الاستیک (ضریب کشسانی)
2. 5 اعتبارگذاری مدل Brutsaert
3. 5 محاسن و معایب روش پیشنهادی
6. نتیجه گیری
ABSTRACT
1. Introduction
2. Background theory
2.1. Sensitivity of each parameter in the Brutsaert model
3. Field test
3.1. Site description
3.2. Elastic wave survey
3.3. Dynamic cone penetration test
4. Results
4.1. Elastic wave velocity
4.3. Porosity
5. Discussion
5.1. Elastic modulus
5.2. Validation of the Brutsaert model
5.3. Advantage and limitation of suggested methodology
6. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه