دانلود ترجمه مقاله آنالیزی بر فشار آب منفذی و پدیده تثبیت طی یخ زدن خاک (ساینس دایرکت – الزویر 2016) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

آنالیزی بر فشار آب منفذی و پدیده تثبیت در منطقه بدون یخ زدگی طی یخ زدن خاک

An investigation of pore water pressure and consolidation phenomenon in the unfrozen zone during soil freezing

چکیده
مقدمه
2- اندازه گیری فشار آب منفذی در زون غیر یخ زده
2-1- مواد و روش ها
2-2- نتایج آزمایشی
2-3- تحلیل نتایج
3- شبیه سازی عددی (کمی)
3-1- مدل تئوری برای فشار آب منفذی و پدیده تحکیم در زون غیر یخ زده
3-2- تحلیل موردی
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده

مدل سازی دقیق دگرشکلی خاک با توجه به میزان دگرشکلی ناشی از آماس خاک در حالت یخ زدگی در زون یخ زده و همچین تغییر شکل حاصل از تحکیم در زون غیر یخ زده وابسته است. چنانچه بخواهیم این دو گونه رفتار دگرشکلی را مورد بررسی قرار دهیم بایستی به تحلیل فشار آب منفذی بپردازیم. به این منظور، بر آن هستیم که با استفاده از اندازه گیری و تحلیل تغییرات موجود در فشار آب منفذی در زون بدون یخ زدگی، فرایند تحکیم را بهتر آشکار کنیم. با کمک ابزاری جهت اندازه گیری دستی فشار آب منفذی، مجموعه ای از اندازه گیری های فشار آب منفذی در زمان واقعی در ناحیه بدون یخ زدگی را در نمونه های خاک رس سیلتی و ماسه ای انجام داده ایم که بسیار نزدیک به سیستم های باز و بسته یخ زدگی بودند. نتایج نشان می دهند که فشار آب منفذی در ناحیه بدون یخ زدگی عموما در ابتدا افزایش و سپس کاهش پیدا می کند. تغییرات دمایی در زون فاقد یخ زدگی هیچ تاثیر مهمی بر تغییرات فشار آب منفذی ندارد و، نوسانات فشار آب منفذی عمدتا با شرایط مرزی هیدرولیکی و استرسی (تغییرات در فشار آب منفذی) در زون یخ زده کنترل می شوند. بعلاوه، تغییرات حاصله در فشار آب منفذی تحت تاثیر چندین پارامتر واقع می شوند، ازجمله نوع خاک، شرایط فراهم بودن آب، محتوای رطوبت اولیه، عمق لایه خاکی اندازه گیری شده و هدایت هیدرولیکی. تحکیم خاک بطور خاص از تغییر در استرس موثر موجب می شود که از افزایش میزان استرس کل یا کاهش فشار منفذی ناشی می شود. با توجه به نوسانات فشار آب منفذی مشاهده شده و شبیه سازی کمی/عددی پیشنهاد می کنیم که پدیده تحکیم در زون فاقد یخ زدگی در طی مدت یخ زدن خاک شامل تحکیم حاصل از فشارش می گردد که به نوبه خود از کاهش در فشار آب منفذی منتج می شود. هر نوع الگوی تحکیم نقش مهمی در مراحل مختلف یخ زدگی خاک بازی می کند. تحکیم ناشی از فشارش در ابتدا طی مراحل اولیه یخ زدگی خاک اتفاق می افتد در حالیکه تحکیم ناشی از خلاء عمدتا در مراحل بعدی یخ زدگی خاک رخ می دهد.

4- نتیجه گیری

این مطالعه بر روی فشار آب منفذی در زون غیر یخ زده و در شرایط آزمایشی یک جهته در آزمایشگاه نتایج زیر را در بر داشت: 1) تغییرات دمایی در یک محدوده دمایی مثبت منجر به تغییر فشار آب منفذی در زون غیر یخ زده نشد. علاوه بر این، فشار آب منفذی در زون غیر یخ زده عموما در ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. تغییرات حاصله در فشار آب منفذی در زون غیر یخ زده عمدتا توسط شرایط مرزی استرس و شرایط هیدرولیکی کنترل می گردد. بعلاوه، تغییرات فشار آب منفذی تحت تاثیر نوع خاک، شرایط تامین آب، محتوای رطوبت اولیه خاک، عمق اندازه گیری شده لایه خاک و هدایت هیدرولیکی خاک می باشد. برعکس، تغییرات فشار آب منفذی در زون غیر یخ زده نشان از افزایش فشار آماس خاک بر اثر یخ زدگی و کاهش فشار آب منفذی در جبهه یخ زدگی و حاشیه آن طی فرایند یخ زدگی می باشد. 2) بر اساس تغییرات فشار آب منفذی در زون غیر یخ زده، پیشنهاد می کنیم که تحکیم در زون غیر یخ زده طی مراحل یخ زدگی از تحکیم در نتیجه خلاء و تحکیم حاصل از فشردگی بدست آید. الگوهای مختلف تحکیم در رابطه با مراحل مختلف یخ زدگی دخیل هستند. تحکیم ناشی از فشردگی در ابتدا طی مرحله ابتدایی یخ زدگی خاک و در حالیکه فشار آب منفذی افزایش می یابد رخ می دهد، تحکیم ناشی از خلاء عمدتا در مرحله نهایی یخ زدگی خاک و هنگامی که فشار آب منفذی کاهش می یابد اتفاق می افتد.

Abstract

Accurate modeling of soil deformation depends on the consideration of both frost heave deformation in the frozen zone and consolidation deformation in the unfrozen zone. Pore water pressure investigations are important for revealing these two deformation behaviors. Herein, we aim to reveal the consolidation process by measuring and analyzing changes in pore water pressure in the unfrozen zone. Using a custom-made pore water pressure gauge, we performed a series of real-time pore water pressure measurements in the unfrozen zone of silty clay and sandy soil samples that were exposed to closed and open freezing systems. The results show that the pore water pressure in the unfrozen zone generally increases at first and then decreases. The temperature changes in the unfrozen zone have no significant influence on the changes in pore water pressure, and the variations of the pore water pressure are mainly controlled by the stress and hydraulic boundary (changes in pore water pressure) conditions at the freezing front. Furthermore, changes in the pore water pressure are affected by several parameters, including soil type, water supply condition, initial moisture content, measured soil layer depth, and hydraulic conductivity. Soil consolidation is mainly caused by change in effective stress, which results from increase in total stress or decrease in pore pressure. Based on the observed pore water pressure variations and its numerical simulations, we propose that consolidation in the unfrozen zone during soil freezing includes compression-induced consolidation, which results from an increase in frost heaving stress, and vacuum-induced consolidation, which results from a decrease in pore water pressure. Each consolidation pattern plays an important role in the different stages of soil freezing. Compression-induced consolidation primarily occurs during the early stage of soil freezing, while vacuum-induced consolidation mainly occurs during the later stage of soil freezing.

4- Conclusions

This study of the pore water pressures in the unfrozen zone during unidirectional freezing tests in the laboratory has yielded the following conclusions: 1) Temperature changes over a range of positive temperatures do not result in pore water pressure changes in the unfrozen zone. In addition, the pore water pressure in the unfrozen zone generally increases at first and then decreases. Changes in the pore water pressure in the unfrozen zone are mainly controlled by stress and hydraulic boundary conditions. Furthermore, changes in pore water pressure are affected by soil type, water supply condition, initial soil moisture content, measured soil layer depth, and hydraulic conductivity. Conversely, changes in the pore water pressure in the unfrozen zone indicated an increase in the frost heaving pressure and a decrease in the pore water pressure at the freezing front and the frozen fringe during freezing. 2) Based on the changes of the pore water pressure in the unfrozen zone, we propose that consolidation in the unfrozen zone during freezing results from compression-induced and vacuum-induced consolidation. Different consolidation patterns are responsible for different stages of freezing. Compression-induced consolidation primarily occurs during the early stage of soil freezing as the pore water pressure increases, and vacuum-induced consolidation mainly occurs during the later stage of soil freezing as the pore water pressure decreases.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آنالیزی بر فشار آب منفذی و پدیده تثبیت در منطقه بدون یخ زدگی طی یخ زدن خاک

An investigation of pore water pressure and consolidation phenomenon in the unfrozen zone during soil freezing