Modeling and Mechanics of Granular and Porous Materials

خاک‌ها مواد پیچیده‌ای هستند: آن‌ها ساختار ذره‌ای دارند و مایعات می‌توانند از منافذ عبور کنند و به طور مکانیکی با اسکلت جامد در تعامل باشند. علاوه بر این، در سطح میکروسکوپی، رفتار اسکلت جامد بسیار ناپایدار است. بارهای خارجی در واقع توسط زنجیرهای دانه گرفته می شود که به طور مداوم تخریب و بازسازی می شوند. بسیاری از مسائل مدل‌سازی، حتی در مورد جزئیات فیزیکی پدیده‌ها، باز و حتی مبهم باقی می‌مانند. دو جنس آنها را چندی پیش در یک بررسی انتقادی فهرست کرد. با این حال، علیرغم پیچیدگی های فیزیکی، مکانیک خاک با این فرض توسعه یافته است که یک خاک را می توان به عنوان یک پیوستار، یا بهتر بگوییم به عنوان یک محیط به دست آمده از برهم نهی دو و گاهی سه con و سایر سیالات، که همان بخش را اشغال می کنند، توسعه یافته است. tinua، یک فضای جامد. علاوه بر این، قوانین سازنده نسبتاً ساده و قوی برای توصیف رفتار تنش-کرنش و برهمکنش بین پیوسته جامد و سیال به تصویب رسید. تضاد بین ماهیت ذاتی خاک و رویکرد مهندسی ساده انگارانه بدیهی است. هنگام تلاش برای توصیف پدیده‌های پیچیده‌تر و پیچیده‌تر (روان‌گرایی استاتیک، محلی‌سازی کرنش، تحرک چرخه‌ای، اثرات دیاژنز و هوازدگی، .....)، توصیف نالو خاک باید کنار گذاشته شود یا حداقل، بهبود یابد. پیوسته مرتبه بالاتر، قوانین غیرخطی فزاینده، ملاحظات میکرومکانیکی باید در نظر گرفته شوند. دنیای جدیدی گشوده شد که در آن می‌توان به پرسش‌های اساسی ریاضی (مانند انتخاب بهترین ابزار برای مدل‌سازی پدیده‌ها و اثبات درستی مسائل متعاقب) پرداخت.

Soils are complex materials: they have a particulate structure and fluids can seep through pores, mechanically interacting with the solid skeleton. Moreover, at a microscopic level, the behaviour of the solid skeleton is highly unstable. External loadings are in fact taken by grain chains which are continuously destroyed and rebuilt. Many issues of modeling, even of the physical details of the phenomena, remain open, even obscure; de Gennes listed them not long ago in a critical review. However, despite physical complexities, soil mechanics has developed on the assumption that a soil can be seen as a continuum, or better yet as a medium obtained by the superposition of two and sometimes three con­ and the other fluids, which occupy the same portion of tinua, one solid space. Furthermore, relatively simple and robust constitutive laws were adopted to describe the stress-strain behaviour and the interaction between the solid and the fluid continua. The contrast between the intrinsic nature of soil and the simplistic engi­ neering approach is self-evident. When trying to describe more and more sophisticated phenomena (static liquefaction, strain localisation, cyclic mo­ bility, effects of diagenesis and weathering, ..... ), the nalve description of soil must be abandoned or, at least, improved. Higher order continua, incrementally non-linear laws, micromechanical considerations must be taken into account. A new world was opened, where basic mathematical questions (such as the choice of the best tools to model phenomena and the proof of the well-posedness of the consequent problems) could be addressed.